JPWO2003083534A1 - アレイ導波路型波長分波器およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、平坦な透過域で且つ低透過損失のアレイ導波路型波長分波器を提供することを目的とする。上記目的を達成するために、本発明に係るアレイ導波路型波長分波器は、導波路基板上で少なくとも１本以上のシングルモード型入力チャネル導波路と、入力スラブ導波路と、所定の導波路長差を有する複数本のシングルモード型導波路からなるチャネル導波路アレイと、出力スラブ導波路と、マルチモード型出力チャネル導波路とが順次縦属接続されたアレイ導波路型波長分波器である。
Description
技術分野
本発明は、光通信に適用されるアレイ導波路型波長分波器に関する。特に、波長分割多重システムにおいて、波長の異なる光信号の分離を行う波長分波器であって、アレイ導波路による回折格子型の波長分波器およびその製造方法に関する。
背景技術
波長分割多重伝送システムに適用する光受信機では、多くの異なる波長の光信号を分波する波長分波器が必要不可欠である。波長分波器としては量産性、安定性の点からアレイ導波路型波長分波器が多く使われている。アレイ導波路型波長分波器の従来構成について、図３１を参照して説明する。図３１は従来例によるアレイ導波路型波長分波器の概略構成図である。図３１において、導波路基板１１に入力ポート８２と出力ポート８８が設けられ、入力ポート８２から入力導波路８３、入力スラブ導波路８４、アレイ導波路８５、出力スラブ導波路８６、出力チャネル導波路８７、出力ポート８８へと順次接続されている。入力導波路８３、アレイ導波路８５及び出力チャネル導波路８７の各導波路はシングルモード型導波路で構成されている。
アレイ導波路８５を構成する複数のチャネル導波路は隣のチャネル導波路どうしで光路長が一定値だけ異なるように配置されている。入力導波路８３と入力スラブ導波路８４との接続部、アレイ導波路８５と入力スラブ導波路８４との接続部は互いに向き合った円弧上に配置され、同様に出力チャネル導波路８７と出力スラブ導波路８６との接続部、アレイ導波路８５と出力スラブ導波路８６との接続部も互いに向き合った円弧上に配置されている。アレイ導波路８５の光路長差による光信号の位相遅延差が波長によって異なることを利用し、各波長に応じ、光信号を異なる出力チャネル導波路８７に分波することができる。その結果、アレイ導波路型波長分波器は波長分波機能を有することとなる。
従来、アレイ導波路型波長分波器は合波器の機能も併用していたため、出力チャネル導波路８７はシングルモード型導波路で構成されていた。しかし、出力チャネル導波路８７をシングルモード型導波路で構成すると、分波する光の波長において平坦な透過域で且つ低透過損失とすることは困難であった。従来のアレイ導波路型波長分波器の特性を図３２、図３３に示す。いずれの図においても、横軸は波長を、縦軸は透過損失を表す。本特性例では、８波長の波長分波器の特性を示している。図３２に示すように、波長分波特性の透過域を平坦にすると透過損失が大きくなる。一方、透過損失を小さくすると、図３３に示すように、透過域が狭くなるという欠点があった。
上記の点に鑑みて、本発明は、平坦な透過域で且つ低透過損失のアレイ導波路型波長分波器を提供することを目的とする。
発明の開示
前述した目的を達成するために、第一発明は、導波路基板上で少なくとも１本以上のシングルモード型入力チャネル導波路と、入力スラブ導波路と、所定の導波路長差を有する複数本のシングルモード型導波路からなるチャネル導波路アレイと、出力スラブ導波路とが順次縦続接続されたアレイ導波路型波長分波器であって、前記出力スラブ導波路の出力端が前記導波路基板の出力端面に形成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第一発明により、任意のコア形状を有する光ファイバを出力スラブ導波路の出力端に接続することができる。
第二発明は、導波路基板上で少なくとも１本以上のシングルモード型入力チャネル導波路と、入力スラブ導波路と、所定の導波路長差を有する複数本のシングルモード型導波路からなるチャネル導波路アレイと、出力スラブ導波路とが順次縦続接続され、前記導波路基板の出力端面に形成されている前記出力スラブ導波路の出力端にマルチモード型光ファイバアレイが接続されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第二発明により、平坦な透過域で且つ低透過損失のアレイ導波路型波長分波器を実現することができる。
第三発明は、第一発明のアレイ導波路型波長分波器において、前記入力スラブ導波路に接続される前記チャネル導波路アレイの少なくとも１本の導波路の出力端が、前記導波路基板の出力端面に形成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第三発明により、導波路基板の出力端面に形成されているチャネル導波路アレイの少なくとも１本の導波路を利用して、出力スラブ導波路の出力端に接続する光ファイバアレイを高精度に位置調整ができる。
第四発明は、第二発明のアレイ導波路型波長分波器において、前記入力スラブ導波路に接続される前記チャネル導波路アレイの少なくとも１本の導波路の出力端が、前記導波路基板の出力端面に形成され、前記マルチモード型光ファイバアレイに、前記チャネル導波路アレイの導波路の出力端に接続される少なくとも１本のシングルモード型光ファイバが付加されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第四発明により、導波路基板の出力端面に形成されているチャネル導波路アレイの少なくとも１本の導波路と、マルチモード型光ファイバアレイに付加されている少なくとも１本のシングルモード型光ファイバとを利用して、出力スラブ導波路の出力端に接続する光ファイバアレイを高精度に位置調整ができる。
第五発明は、導波路基板上で少なくとも１本以上のシングルモード型入力チャネル導波路と、入力スラブ導波路と、所定の導波路長差を有する複数本のシングルモード型導波路からなるチャネル導波路アレイと、出力スラブ導波路と、マルチモード型出力チャネル導波路とが順次縦続接続されたアレイ導波路型波長分波器であって、前記マルチモード型出力チャネル導波路の出力端が前記導波路基板の出力端面に形成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第五発明により、平坦な透過域で且つ低透過損失のアレイ導波路型波長分波器を実現することができる。
第六発明は、導波路基板上で少なくとも１本以上のシングルモード型入力チャネル導波路と、入力スラブ導波路と、所定の導波路長差を有する複数本のシングルモード型導波路からなるチャネル導波路アレイと、出力スラブ導波路と、マルチモード型出力チャネル導波路を順次縦続接続され、前記導波路基板の出力端面に形成されている前記マルチモード型出力チャネル導波路の出力端にマルチモード型光ファイバアレイが接続されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第六発明により、平坦な透過域で且つ低透過損失のアレイ導波路型波長分波器を実現することができる。
第七発明は、第五発明のアレイ導波路型波長分波器において、前記入力スラブ導波路に接続される前記チャネル導波路アレイの少なくとも１本の導波路の出力端が、前記導波路基板の出力端面に形成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第七発明により、導波路基板の出力端面に形成されているチャネル導波路アレイの少なくとも１本の導波路を利用して、出力スラブ導波路の出力端に接続する光ファイバアレイを高精度に位置調整ができる。
第八発明は、第六発明のアレイ導波路型波長分波器において、前記入力スラブ導波路に接続される前記チャネル導波路アレイの少なくとも１本の導波路の出力端が、前記導波路基板の出力端面に形成され、前記マルチモード型光ファイバアレイに、前記チャネル導波路アレイの導波路の出力端に接続される少なくとも１本のシングルモード型光ファイバが付加されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第八発明により、導波路基板の出力端面に形成されているチャネル導波路アレイの少なくとも１本の導波路と、マルチモード型光ファイバアレイに付加されている少なくとも１本のシングルモード型光ファイバとを利用して、チャネル導波路アレイの導波路の出力端に接続する光ファイバアレイを高精度に位置調整ができる。
第九発明は、第五発明のアレイ導波路型波長分波器において、前記出力スラブ導波路に接続される少なくとも１本のシングルモード型導波路の出力端が、前記導波路基板の出力端面に形成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第九発明により、導波路基板の出力端面に形成されている１本のシングルモード型導波路を利用して、チャネル導波路アレイの導波路の出力端に接続する光ファイバアレイを高精度に位置調整ができる。
第十発明は、第六発明のアレイ導波路型波長分波器において、前記出力スラブ導波路に接続される少なくとも１本のシングルモード型導波路の出力端が、前記導波路基板の出力端面に形成され、前記マルチモード型光ファイバアレイに、前記シングルモード型導波路の出力端に接続される少なくとも１本のシングルモード型光ファイバが付加されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第十発明により、導波路基板の出力端面に形成されている１本のシングルモード型導波路と、マルチモード型光ファイバアレイに付加されている少なくとも１本のシングルモード型光ファイバとを利用して、チャネル導波路アレイの導波路の出力端に接続する光ファイバアレイを高精度に位置調整ができる。
第十一発明は、第四、八、又は十発明のアレイ導波路型波長分波器の前記シングルモード型入力チャネル導波路に光を入力し、前記マルチモード型光ファイバアレイに付加される前記シングルモード型光ファイバの出力が最大になるように、前記導波路基板と前記マルチモード型光ファイバアレイの配置を調整して固定することを特徴とする第四、八、又は十発明のアレイ導波路型波長分波器の製造方法である。
第十一発明により、アレイ導波路型波長分波器とマルチモード型光ファイバアレイとの接続が容易になる。
第十二発明は、第五から第八発明のいずれかのアレイ導波路型波長分波器において、マルチモード型出力チャネル導波路の断面形状が半弓状をなしていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第十二発明により、方形状の導波路に比べて多モード分散を小さくすることができる。
第十三発明は、第五から第八発明のアレイ導波路型波長分波器において、前記出力スラブ導波路との境界近傍における前記マルチモード型出力チャネル導波路のコアが、テーパ形状をなしていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第十三発明により、テーパ形状の広がりを調整することによって、アレイ導波路型波長分波器の透過域を調整することができる。
第十四発明は、第五から第八発明のいずれかのアレイ導波路型波長分波器において、前記マルチモード型出力チャネル導波路の導波路間が、光を遮断する材質で構成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第十四発明により、出力チャネル導波路から漏洩した光信号が他の出力チャネル導波路に再結合することを防止することができる。
第十五発明は、第五から第八発明のいずれかのアレイ導波路型波長分波器において、前記マルチモード型出力チャネル導波路の導波路間に形成された溝に光を遮断する材質が充填されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第十五発明により、出力チャネル導波路から漏洩した光信号が他の出力チャネル導波路に再結合することを防止することができる。
第十六発明は、第五から第八発明のいずれかのアレイ導波路型波長分波器において、前記マルチモード型出力チャネル導波路の導波路間に溝が形成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第十六発明により、出力チャネル導波路から漏洩した光信号が他の出力チャネル導波路に再結合することを防止することができる。
第十七発明は、第十六発明のアレイ導波路型波長分波器において、溝の壁面の少なくとも一部が前記導波路基板の垂直面に対して角度をなしていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第十七発明により、出力チャネル導波路から漏洩した光信号が他の出力チャネル導波路に再結合することを防止することができる。
第十八発明は、第五から第八発明のいずれかのアレイ導波路型波長分波器において、前記マルチモード型出力チャネル導波路の導波路間にダミーのチャネル導波路が形成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第十八発明により、出力チャネル導波路から漏洩した光信号が他の出力チャネル導波路に再結合することを防止することができる。
なお、これらの各構成は、可能な限り組み合わせることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明するが、本発明はこれらの形態に限定して解釈されない。
（実施形態１） 本発明の実施の形態を図１、図２に示す。図１、図２とも、導波路基板１１に入力用チャネル導波路１３と、入力光を導波路に対して平行方向に広げるための入力スラブ導波路１４と、隣接する導波路間で所定の長さだけ長くなっている導波路からなるアレイ導波路１５と、アレイ導波路の光を干渉させるための出力スラブ導波路１６とを、順次縦続接続して形成されるアレイ導波路型波長分波器である。入力チャネル導波路１３とアレイ導波路１５の各導波路はシングルモード型導波路で構成されている。
図１において、導波路基板１１の端面に設けられた入力チャネル導波路１３の入力ポート１２から入力された波長多重光信号は、入力チャネル導波路１３から入力スラブ導波路１４に入射して導波路基板に平行方向に広げられ、さらに、アレイ導波路１５の各導波路を伝搬し、出力スラブ導波路１６で干渉し、出力ポート１７で分波されて出力されることになる。
アレイ導波路１５の光路長による光信号の位相遅延差が波長によって異なるため、出力スラブ導波路１６の出力端には各波長に応じて連続的に集光位置が変化する分波スペクトルが得られる。従って、出力スラブ導波路１６の出力端を出力ポートとして、該出力ポートに任意の開口を設定すれば、中心波長と透過域が任意に設定された波長特性を得ることができる。ここで、開口とは、例えば、出力ポート１７に密着した導波路又は光ファイバであり、あるいは一部に光透過部を有するスリットでもよい。さらに、入力導波路によって形成される像より大きな開口を用いれば、平坦な透過域で、且つ低透過損失の分波特性が得られることになる。従って、例えば、図１のアレイ導波路型波長分波器に対して出力ポート１７に密着させる光ファイバアレイのコア径を入力導波路のコア径より大きく設定することにより、平坦な透過域で、且つ低透過損失の波長分波器を得ることができる。さらに、光ファイバアレイを密着させる出力ポート１７に対する位置によって分波する中心波長を任意に設定することができ、それぞれの光ファイバ間の間隔によって分波する中心波長の間隔を任意に設定することができる。
図２はアレイ導波路１５の各導波路間で、光路長差が小さい場合に採用するアレイ導波路型波長分波器の構成を示した図である。この配置構成は、上記の出力ポート１７に形成される分波スペクトルの波長範囲を広くし、広い波長範囲で分波動作をさせるような場合に適用できる。この構成は、入力チャネル導波路１３の入力ポート１２の面と対向する端面に出力ポート１７が配置され、かつアレイ導波路１５の曲がりを小さくできるので回路面積が小さくなる点で有利である。機能的には図１に示すアレイ導波路型波長分波器と同じである。
図１、図２において、入力チャネル導波路１３は、１本でもよいが、後述するように複数本の導波路から構成することによって、透過中心波長を微調整できるようになる。
（実施の形態２） 本発明の実施の形態を図３、図４に示す。図３、図４とも、導波路基板１１に入力用チャネル導波路１３と、入力光を導波路に対して平行方向に広げるための入力スラブ導波路１４と、隣接する導波路間で所定の長さだけ長くなっている導波路からなるアレイ導波路１５と、アレイ導波路１５からの光信号を干渉させるための出力スラブ導波路１６とを順次縦続接続して形成し、前記導波路基板１１の出力端面に形成された出力スラブ導波路１６の出力端に、分波した光信号を出力するための光ファイバアレイ１８を接続して構成するアレイ導波路型波長分波器である。
図４はアレイ導波路１５の各導波路間で、光路長差が小さい場合に採用するアレイ導波路型波長分波器の構成を示した図である。この配置構成は、広い波長範囲で分波動作をさせるような場合に適用できる。この構成は、入力チャネル導波路１３の入力ポート１２の面と対向する端面に光ファイバアレイ１８が接続されるため、直線的な配置にすることができる。また、アレイ導波路１５の曲がりを小さくできるので回路面積が小さくなる点で有利である。
図３、図４において、導波路基板１１の入力端面に設けられた入力チャネル導波路１３の入力ポート１２から入力された波長多重光信号は、入力チャネル導波路１３から入力スラブ導波路１４に入射して導波路基板に平行方向に広げられ、さらに、アレイ導波路１５の各導波路を伝搬し、出力スラブ導波路１６で干渉し、マルチモード型光ファイバからなる光ファイバアレイ１８に分波されて、光ファイバ１９から出力されることになる。アレイ導波路１５の光路長差による光信号の位相遅延差が波長によって異なることを利用し、各波長に応じ、光信号を光ファイバアレイ１８の異なる位置のマルチモード型光ファイバに分波することができる。光ファイバアレイ１８のファイバコア径を入力導波路のコア径よりも大きくすることによって、平坦な透過域で、且つ低透過損失の波長分波器とすることができる。光ファイバアレイを密着させる出力スラブ導波路１６の出力端面の位置によって分波する中心波長を任意に設定することができ、それぞれの光ファイバ間の間隔によって分波する中心波長の間隔を任意に設定することができる。
特に、接続する光ファイバアレイ１８を所定の配置とすることにより、任意の波長特性を持つ波長分波器を構成することができるため、導波路基板１１に基本構成の導波路を構成して、接続する光ファイバアレイ１８を各種準備しておけば、各種の波長特性を有するアレイ導波路型波長分波器を構成することができる。
また、本実施形態における複数の入力ポート１２は、その入力ポートに応じて光信号の透過中心波長を微調整できる機能がある。そのために出力スラブ導波路１６に接続する光ファイバアレイ１８の配置を入力スラブ導波路１４に接続する入力チャネル導波路１３の間隔よりわずかに広くすれば（特開平８−２１１２３７）、入力ポートの選択により、分波される光信号の透過中心波長を微調整することができる。微調整が不要な場合は入力チャネル導波路１３は１本だけでも十分である。
（実施の形態３） 本発明の実施の形態を図５、図６に示す。図５、図６とも、導波路基板上に入力用チャネル導波路１３と、入力光を導波路に対して平行方向に広げるための入力スラブ導波路１４と、隣接する導波路間で所定の長さだけ長くなっている導波路からなるアレイ導波路１５と、アレイ導波路の光を干渉させるための出力スラブ導波路１６と、分波した光信号を出力するためのマルチモード型出力チャネル導波路２０とを、順次縦続接続して形成されるアレイ導波路型波長分波器である。
図６はアレイ導波路１５の各導波路間で、光路長差が小さい場合に採用するアレイ導波路型波長分波器の構成を示した図である。この配置構成は、上記の出力チャネル導波路２０に形成される分波スペクトルの波長範囲を広くし、広い波長範囲で分波動作をさせるような場合に適用できる。この構成は、入力チャネル導波路１３から出力チャネル導波路２０までが直線的に配置され、かつアレイ導波路１５の曲がりを小さくできるので回路面積が小さくなる点で有利である。
図５、図６において、導波路基板１１の端面に設けられた入力チャネル導波路１３の入力ポート１２から入力された波長多重光信号は、入力チャネル導波路１３から入力スラブ導波路１４に入射して導波路基板に平行方向に広げられ、さらに、アレイ導波路１５の各導波路を伝搬し、出力スラブ導波路１６で干渉し、マルチモード型導波路からなる出力チャネル導波路２０に分波され、出力ポート２１から出力されることになる。アレイ導波路１５の光路長差による光信号の位相遅延差が波長によって異なることを利用し、各波長に応じ、出力チャネル導波路２０の異なる位置のマルチモード型導波路に分波され、分波された光信号が出力ポート２１から出力される。
本実施の形態であるアレイ導波路型波長分波器の分波特性の例を図７に示す。図２８、図２９と比較しても分かるように、図７に示す分波特性は、図２８と同程度に平坦な透過域が実現でき、かつ図２９と同程度の低透過損失も実現できたことがわかる。出力チャネル導波路をシングルモード型の導波路よりも、コアの大きいマルチモード型導波路で構成することにより、平坦な透過域で、且つ２ｄＢ以下の低透過損失の分波特性を持ったアレイ導波路型波長分波器が実現できた。
本実施の形態では、マルチモード型の出力チャネル導波路を所定の配置と形状とすることにより、任意の波長特性を持つ波長分波器を構成することができる。
また、本実施形態における複数の入力ポート１２は、その入力ポートに応じて光信号の透過中心波長を微調整できる機能がある。そのために出力スラブ導波路１６に接続する出力チャネル導波路２０の配置を入力スラブ導波路１４に接続する入力チャネル導波路１３の間隔よりわずかに狭くすれば（特開平８−２１１２３７）、入力ポートの選択により、分波される光信号の透過中心波長を微調整することができる。微調整が不要な場合、入力チャネル導波路は１本だけでも十分である。
（実施の形態４） 本発明の実施の形態を図８、図９に示す。図８、図９とも、導波路基板１１に入力用チャネル導波路１３と、入力光を導波路に対して平行方向に広げるための入力スラブ導波路１４と、隣接する導波路間で所定の長さだけ長くなっている導波路からなるアレイ導波路１５と、アレイ導波路の光信号を干渉させるための出力スラブ導波路１６と、分波した光信号を出力するためのマルチモード型の出力チャネル導波路２０とを、順次縦続接続し、さらに、入力チャネル導波路１３の入力端にシングルモード型光ファイバからなる光ファイバアレイ３１を装着し、出力チャネル導波路２０の出力端に出力用にマルチモード型光ファイバからなる光ファイバアレイ３２を装着したアレイ導波路型波長分波器である。
アレイ導波路１５の光路長による光信号の位相遅延差が波長によって異なるため、出力スラブ導波路１６の出力端には各波長に応じて連続的に集光位置が変化する分波スペクトルが得られる。従って、出力スラブ導波路１６の出力端に入力導波路によって形成される像より大きなコア径のマルチモード型導波路を用いれば、平坦な透過域で、低透過損失の分波特性が得られる。
図９はアレイ導波路１５の各導波路間で、光路長差が小さい場合に採用するアレイ導波路型波長分波器の構成を示した図である。この配置構成は、上記の光ファイバアレイ３２に出力される分波スペクトルの波長範囲を広くし、広い波長範囲で分波動作をさせるような場合に適用できる。この構成は、入力用の光ファイバアレイ３１から出力用の光ファイバアレイ３２が直線的に配置され、かつアレイ導波路１５の曲がりを小さくできるので回路面積が小さくなる点で有利である。
本実施の形態では、実施の形態３で説明した発明の効果に加え、入出力端に光ファイバアレイを装着しているため、他の光通信用部品との接続が容易となる。
（実施の形態５） 通過域が平坦な分波スペクトルを実現するためには、図１等におけるアレイ導波路１５と出力スラブ導波路１６との境界での電界振幅と電界位相分布をｓｉｎｃ関数の振幅と位相となるようにする方法が知られている（例えば、特開平１１−１４２６６１）。ｓｉｎｃ関数とは、
ｓｉｎｃ ξ＝（ｓｉｎξ）／ξ
で表される関数をいう。アレイ導波路１５のｍ番目の導波路では、ξ＝π（ｍ−１４９）／６０（本数２９８のチャネル導波路アレイに相当）
となる。
アレイ導波路１５と出力スラブ導波路１６との境界における電界分布をｓｉｎｃ関数状となるようにする方法としては、入力スラブ導波路との境界領域における入力チャネル導波路として、図１０に示す様なパラボラ形状の導波路１３１を用いる方法が知られている。入力チャネル導波路１３の入力スラブ導波路１４への接続部分をパラボラ形状の導波路１３１とし、パラボラ形状と長さを適当な値に設定すると、図１０に示す様にほぼ矩形の光分布１３２が実現できる。図１０に示す矩形の光分布１３２がアレイ導波路１５に入射されると、空間的フーリエ変換の関係によりアレイ導波路１５の電界分布はｓｉｎｃ関数状の分布となり、出力スラブ導波路１６と出力チャネル導波路２０との境界で、ほぼ矩形の光分布が再び形成される。その結果、前述したように透過域が平坦で、かつ遮断特性も矩形に近い優れた波長分波特性が得られることになる。
その他、図１０のパラボラ部分に替えて、Ｙ分岐構成や、ＭＭＩ（多モード干渉回路）構成の入力導波路形状としても、双方性の強度分布からなる矩形に近い強度分布が得られるからフラットで低損失な透過特性を実現することができる。また、図１０のパラボラ形状の導波路１３１を図１１に示すテーパ形状の導波路１３３に替えてもよい。入力チャネル導波路１３の入力スラブ導波路１４への接続部分をテーパ形状の導波路１３３とし、テーパ広がりと長さを適当な値に設定すると、図１１に示すようなガウス型の光分布１３４となるため、遮断特性は若干劣化するが、出力導波路幅が広いために透過域は平坦となり、パラボラ形状の導波路を用いた場合に近い特性が実現できる。
（実施の形態６） 出力スラブ導波路に接続する光ファイバアレイや出力チャネル導波路はマルチモード型のため、透過域が平坦で透過損失が小さくなる反面、導波路基板の出力端面に接続する光ファイバアレイの高精度な位置調整が困難になるという欠点がある。
そこで、位置調整用のシングルモード型の導波路を導波路基板の出力端面の横に設ける。本実施の形態を図１２乃至図１４に示す。図１２は、入力スラブ導波路１４の出力をシングルモード型の調整用導波路４１で出力スラブ導波路１６の横に導きだしたものである。図１３は、入力スラブ導波路１４の出力の一部をシングルモード型の調整用導波路４２で出力チャネル導波路２０の横に導きだしたものである。図１４は、出力スラブ導波路１６の出力の一部をシングルモード型調整用導波路４３で出力チャネル導波路２０の横に導き出したものである。これらのシングルモード型の調整用導波路を光ファイバアレイ接続時の位置基準として利用し、導波路基板１１に接続する光ファイバアレイの位置調整を高精度かつ容易にすることができる。即ち、本実施の形態では、調整用のシングルモード型光ファイバを含む光ファイバアレイを用いることを想定し、予め位置調整用の導波路を設けておくものである。
アレイ導波路型波長分波器においては、出力スラブ導波路端面に分波された波長成分が連続して並ぶので、ここに接続されるマルチモード型光ファイバの位置で分波特性の中心波長が決定される。このため、図１２の構成においては、出力スラブ導波路１６に対して所定の位置にシングルモード型の調整用導波路４１が配置され、出力スラブ導波路１６の出力ポート１７の波長配置に対する基準となっている。即ち、シングルモード型の調整用導波路４１の軸中心から一定距離だけ隔てた出力スラブ導波路１６の出力ポート１７に特定の波長の光信号が出力されるようになっている。
一方、図１３、図１４の場合には、出力スラブ導波路に接続された出力チャネル導波路により出力波長の配置は既に決まっている。しかし、マルチモード型光ファイバと接続する場合には、導波路コア径が大きいために、ピークサーチ法による最適接続位置の検出感度が低く、高精度な位置調整が困難である。このため、１本の導波路の接続損失だけからは、最適な位置調整ができず、多くの導波路の接続損失を確認する必要がある。このような場合に、シングルモード型の導波路の最適位置範囲が狭いために、１本又は２本のシングルモード型の調整用導波路で位置調整すれば、他の総てのマルチモード型導波路について高精度な位置調整ができることになる。
以下の実施の形態でも同様である。
（実施の形態７） 本発明は、シングルモード型の調整用導波路を導波路基板の出力端面の横に設けた上で、導波路基板に接続する出力光ファイバアレイにも調整用のシングルモード型光ファイバを備えるものである。本実施の形態を図１５乃至図１７に示す。図１５は、マルチモード型の光ファイバアレイ３３にシングルモード型の光ファイバ３６を追加し、この光ファイバ３６を、図１２の導波路基板１１に形成されたシングルモード型の調整用導波路４１に突き合わせることによって位置合わせをするものである。図１６は、マルチモード型の光ファイバアレイ３４にシングルモード型の光ファイバ３７を追加し、この光ファイバ３７を、図１３の導波路基板１１に形成されたシングルモード型の調整用導波路４２に突き合わせることによって位置合わせをするものである。図１７は、マルチモード型の光ファイバアレイ３５にシングルモード型の光ファイバ３８を追加し、この光ファイバ３８を、図１４の導波路基板１１に形成されたシングルモード型の調整用導波路４３に突き合わせることによって位置合わせをするものである。
導波路基板１１の底面から出力スラブ導波路１６又は出力チャネル導波路２０のコア中心までの距離と、光ファイバアレイ３３、３４又は３５の底面から光ファイバのコア中心までの距離を一致させた上で、出力スラブ導波路１６に対する調整用導波路４１、出力チャネル導波路２０に対する調整用導波路４２又は４３の相対位置と光ファイバアレイ３３、３４又は３５の光ファイバに対するシングルモード型光ファイバ３６、３７又は３８の相対位置を合わせておけば、導波路基板１１と光ファイバアレイ３３、３４又は３５を同一の基準平面に載置し、出力ポートの出力端面と光ファイバアレイの入力端面を密着させ、シングルモード型の調整用導波路４１、４２又は４３の出力端と光ファイバアレイ３３、３４又は３５のシングルモード型光ファイバ３６、３７又は３８の入力端が一致するように、光ファイバアレイ３３、３４又は３５を平行移動するだけで、光ファイバアレイを出力ポートに高精度で且つ容易に装着することができる。シングルモード型の調整用導波路４１、４２又は４３の出力端と、光ファイバアレイ３３、３４又は３５のシングルモード型光ファイバ３６、３７又は３８の入力端の一致には、入力チャネル導波路１３に光を入力し、光ファイバアレイ３３、３４又は３５のシングルモード型光ファイバ３６、３７又は３８への入力が最大になる位置を探ればよい。
本実施形態で使用するシングルモード型の光ファイバ３６乃至３８のコア径は１０μｍ程度のため、導波路基板と光ファイバアレイは１μｍ以下の精度で位置合わせをすることが可能になる。
（実施の形態８） 出力スラブ導波路に接続する光ファイバアレイや出力チャネル導波路はマルチモード型のため、透過域が平坦で且つ透過損失が小さくなる反面、導波路基板の出力端面に接続する光ファイバアレイの最適な位置調整が困難になるという欠点がある。そこで、２本のシングルモード型の調整用導波路を導波路基板の出力端面の横に設ける。本実施の形態を図１８乃至図２０に示す。図１８は、入力スラブ導波路１４の出力の一部をシングルモード型の調整用導波路４１、４４で出力スラブ導波路１６の横に導きだしたものである。図１９は、入力スラブ導波路１４の出力の一部をシングルモード型の調整用導波路４２、４５で出力チャネル導波路２０の横に導きだしたものである。図２０は、出力スラブ導波路１６の出力の一部をシングルモード型の調整用導波路４３、４６で出力チャネル導波路２０の横に導き出したものである。
これらのシングルモード型の調整用導波路を光ファイバアレイ接続時の位置基準として利用し、導波路基板１１に接続する光ファイバアレイの位置調整を高精度で且つ容易にすることができる。即ち、本実施の形態では、２本のシングルモード型光ファイバを備える光ファイバアレイを用いることを想定し、予め位置調整用の導波路を設けておくものである。特に、２本のシングルモード型調整用を利用すれば、光ファイバアレイを導波路基板１１の出力端面に密着させて、２箇所の位置を高精度に調整することによって、光ファイバアレイの位置調整を一層容易にすることができる。
（実施の形態９） 本発明は、シングルモード型の調整用導波路を導波路基板の出力端面の横に設けた上で、導波路基板に接続する出力光ファイバアレイにも調整用の２本のシングルモード型光ファイバを備えるものである。本実施の形態を図２１乃至図２３に示す。図２１は、マルチモード型の光ファイバアレイ３３にシングルモード型の２本の光ファイバ３６を追加し、これら２本の光ファイバ３６を、図１８の導波路基板１１に形成された２本のシングルモード型の調整用導波路４１、４２に突き合わせることによって位置合わせをするものである。図２２は、マルチモード型の光ファイバアレイ３４にシングルモード型の２本の光ファイバ３７を追加し、これら２本の光ファイバ３７を、図１９の導波路基板１１に形成された２本のシングルモード型の調整用導波路４２、４５に突き合わせることによって位置合わせをするものである。図２３は、マルチモード型の光ファイバアレイ３５にシングルモード型の２本の光ファイバ３８を追加し、これら２本の光ファイバ３８を、図２０の導波路基板１１に形成された２本のシングルモード型の調整用導波路４３、４６に突き合わせることによって位置合わせをするものである。
導波路基板１１の出力ポートと光ファイバアレイの突き合わせには３次元的な位置調整が必要である。そのうち、出力ポートの出力端面と光ファイバアレイの入力端面を密着させることにより、１次元の位置合わせは完了する。次に、出力スラブ導波路１６に対する調整用導波路４１と４３、又は出力チャネル導波路２０に対する調整用導波路４２と４５又は４３と４６の相対位置と光ファイバアレイ３３、３４又は３５の光ファイバに対するシングルモード型光ファイバ３６、３７又は３８の相対位置を合わせておけば、導波路基板１１の出力端面に形成された２本のシングルモード型の調整用導波路出力端と、光ファイバアレイの２本のシングルモード型光ファイバ入力端が一致するように調整するだけで、２次元の位置調整が完了する。２本のシングルモード型の調整用導波路出力端と、光ファイバアレイの２本のシングルモード型光ファイバ入力端の一致には、入力チャネル導波路１３に光を入力し、光ファイバアレイの２本のシングルモード型光ファイバ３６、３７又は３８への入力が最大になる位置を探ればよい。この結果、光ファイバアレイ３３、３４又は３５を出力ポートに高精度で且つ容易に装着することができる。
（実施の形態１０） 本発明では、出力スラブ導波路との境界領域における出力チャネル導波路として、図２４に示す様なテーパ形状の導波路２０１を用いるものである。本アレイ導波路型波長分波器では、透過波長の透過域は出力スラブ導波路１６における出力チャネル導波路２０の開口の程度によって決定される。そこで、テーパ形状の広がりを調整することによって、透過域を任意に設計することができる。
出力チャネル導波路はマルチモード型の導波路で構成されているため、テーパ形状を変更しても透過損失に大きな影響を与えることはなく、アレイ導波路型波長分波器の透過域を調整することができる。
（実施の形態１１） 本発明は、マルチモード型の出力チャネル導波路の多モード分散を小さくするものである。
従来のマルチモード型導波路の断面形状を図２５（ａ）に示す。シングルモード型導波路と同じ導波路基板層５１の上に、方形状のマルチモード型導波路５２を形成し、その上からクラッド層５３を堆積する。本発明のマルチモード型導波路の断面形状を図２５（ｂ）に示す。シングルモード型導波路と同じ導波路基板層５１の上に、半弓状のマルチモード型導波路５４を形成し、その上からクラッド層５３を堆積する。マルチモード型導波路５４を形成する際に、下部は幅を広くし、上部は幅を狭めると図２５（ｂ）のような断面形状のマルチモード型導波路５４ができる。ここで、導波路基板層５１の上面部（クラッド層５３の側）には下部クラッド層が存在するが、簡単のため図では省略してある。以下の説明で使用する図面でも同様である。
本発明の断面形状が半弓状のマルチモード型導波路にすることにより実効屈折率分布をグレーディッド型にできるため、方形状の導波路に比べて多モード分散を小さくでき、高速の光信号が通過する場合でも、パルス形状の劣化を抑制することができる。
（実施の形態１２） 本発明は、出力チャネル導波路の各導波路間に遮断材を装填するものである。図２６に示すように、導波路基板１１上のマルチモード型の導波路で構成された出力チャネル導波路２０の導波路間には、出力スラブ導波路１６から出力チャネル導波路に入射しなかった光信号が存在する。また、マルチモード型の導波路で構成された出力チャネル導波路２０の曲線部分では、光信号が導波路から漏洩しやすい。出力チャネル導波路に入射しなかった光信号や漏洩した光信号が出力チャネル導波路に再結合すると、分波特性の劣化となり、設計目標とするアレイ導波路型波長分波器の特性が実現できなくなる。そこで、出力チャネル導波路の各導波路間に遮断材５５を装填することによって、入射しなかった光信号が出力チャネル導波路に再結合することを防止する。遮断材としては、金属や黒鉛を含有した樹脂が適用できる。
（実施の形態１３） 本発明は、出力チャネル導波路の各導波路間に溝を形成するものである。マルチモード型の導波路で構成された出力チャネル導波路の導波路間には、出力スラブ導波路から出力チャネル導波路に入射しなかった光信号が存在する。また、マルチモード型の導波路で構成された出力チャネル導波路の曲線部分では、光信号が導波路から漏洩しやすい。出力チャネル導波路に入射しなかった光信号や漏洩した光信号が出力チャネル導波路に再結合すると、分波特性の劣化となり、設計目標とするアレイ導波路型波長分波器の特性が実現できなくなる。
そこで、図２７に示すように、半弓状のマルチモード型導波路５４の各導波路間に溝５６を形成することによって、入射しなかった光信号が出力チャネル導波路に再結合することを防止する。溝５６は導波路基板層５１に達する深さまで形成することが好ましい。
半弓状のマルチモード型導波路５４の各導波路間に溝５６を形成する際に、図２８に示すように、溝の壁面が導波路基板の垂直面に対して角度をなすように形成すると、クラッド層５３から放射した光信号が再度クラッド層５３に入射しても入射角が変化するため、出力チャネル導波路に結合する割合が減少する。溝の壁面は全部が導波路基板の垂直面に対して角度をなす必要はなく、溝の壁面の少なくとも一部が導波路基板の垂直面に対して角度をなすように形成されていればよい。また、溝の壁面が凹面あるいは凸面になるように形成してもよい。
なお、図２７、図２８において、溝５６は、クラッド層５３若しくは導波路基板層５１の下部クラッド層に達する深さまで形成することが好ましいが、遮光したい漏洩光のレベルに応じて、溝深さは調整してよい。また、半弓状のマルチモード型導波路ばかりでなく、方形状のマルチモード型導波路等の他の形状のマルチモード型導波路でも同様の効果がある。
（実施の形態１４） 本発明は、出力チャネル導波路の各導波路間に形成された溝に光を遮断する遮断材を充填するものである。マルチモード型の導波路で構成された出力チャネル導波路の導波路間には、出力スラブ導波路から出力チャネル導波路に入射しなかった光信号が存在する。また、マルチモード型の導波路で構成された出力チャネル導波路の曲線部分では、光信号が導波路から漏洩しやすい。出力チャネル導波路に入射しなかった光信号や漏洩した光信号が出力チャネル導波路に再結合すると、分波特性の劣化となり、設計目標とするアレイ導波路型波長分波器の特性が実現できなくなる。
そこで、図２９に示すように、出力チャネル導波路の各導波路間に形成された溝５６に光を遮断する遮断材５７を充填することによって、入射しなかった光信号や漏洩した光信号がクラッド層５３に放射され、隣接するマルチモード型導波路５４に再結合することを防止する。遮断材としては、金属や黒鉛を含有した樹脂が適用できる。
図２９に示す遮断材５７を充填した溝を有する導波路を上面から見た図が図２６である。図２６における遮断材５５、出力チャネル導波路２０は、それぞれ図２９における遮断材５７、マルチモード型導波路５４に相当する。
（実施の形態１５） 本発明は、マルチモード型の導波路で構成された出力チャネル導波路の導波路間には、出力スラブ導波路１から出力チャネル導波路に入射しなかった光信号が存在する。また、マルチモード型の導波路で構成された出力チャネル導波路の曲線部分では、光信号が導波路から漏洩しやすい。出力チャネル導波路に入射しなかった光信号や漏洩した光信号が出力チャネル導波路に再結合すると、分波特性の劣化となり、設計目標とするアレイ導波路型波長分波器の特性が実現できなくなる。
そこで、図３０に示すように、導波路基板層５１上で隣接する半弓状のマルチモード型導波路５４の間のクラッド層５３に、ダミーのチャネル導波路５８を設けることによって、入射しなかった光信号や漏洩した光信号をダミーのチャネル導波路５８に結合させて、出力チャネル導波路に再結合することを防止する。また、半弓状のマルチモード型導波路ばかりでなく、方形状のマルチモード型導波路等の他の形状のマルチモード型導波路でも同様の効果がある。
【図面の簡単な説明】
図１は、任意の波長特性を実現できるアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図２は、任意の波長特性を実現できるアレイ導波路型波長分波器の他の構成を示す図である。
図３は、光ファイバアレイを変更することによって、任意の波長特性を実現できるアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図４は、光ファイバアレイを変更することによって、任意の波長特性を実現できるアレイ導波路型波長分波器の他の構成を示す図である。
図５は、マルチモード型出力チャネル導波路を設けたアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図６は、マルチモード型出力チャネル導波路を設けたアレイ導波路型波長分波器の他の構成を示す図である。
図７は、本発明によるアレイ導波路型波長分波器の特性を示す図である。
図８は、マルチモード型出力チャネル導波路を設けたアレイ導波路型波長分波器の入出力ポートに光ファイバアレイを装着した構成を示す図である。
図９は、マルチモード型出力チャネル導波路を設けたアレイ導波路型波長分波器の入出力ポートに光ファイバアレイを装着した他の構成を示す図である。
図１０は、入力チャネル導波路の導波路形状を示す図である。
図１１は、入力チャネル導波路の他の導波路形状を示す図である。
図１２は、アレイ導波路型波長分波器にシングルモード型の調整用導波路を設けた構成を示す図である。
図１３は、マルチモード型出力チャネル導波路を設けたアレイ導波路型波長分波器にシングルモード型の調整用導波路を設けた構成を示す図である。
図１４は、マルチモード型出力チャネル導波路を設けたアレイ導波路型波長分波器にシングルモード型の調整用導波路を設けた構成を示す図である。
図１５は、調整用導波路を利用して光ファイバアレイを装着したアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図１６は、調整用導波路を利用して光ファイバアレイを装着したアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図１７は、調整用導波路を利用して光ファイバアレイを装着したアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図１８は、アレイ導波路型波長分波器にシングルモード型の調整用導波路を設けた構成を示す図である。
図１９は、マルチモード型出力チャネル導波路を設けたアレイ導波路型波長分波器にシングルモード型の調整用導波路を設けた構成を示す図である。
図２０は、マルチモード型出力チャネル導波路を設けたアレイ導波路型波長分波器にシングルモード型の調整用導波路を設けた他の構成を示す図である。
図２１は、調整用導波路を利用して光ファイバアレイを装着したアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図２２は、調整用導波路を利用して光ファイバアレイを装着したアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図２３は、調整用導波路を利用して光ファイバアレイを装着したアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図２４は、出力チャネル導波路の導波路形状を示す図である。
図２５は、マルチモード型導波路の断面形状を示す図である。
図２６は、出力チャネル導波路の導波路間に遮断材を装填したアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図２７は、出力チャネル導波路の導波路間に溝を形成したアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図２８は、出力チャネル導波路の導波路間に溝を形成した他のアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図２９は、出力チャネル導波路の導波路間に形成した溝に光遮断材質が充填されているアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図３０は、出力チャネル導波路の導波路間にダミーのチャネル導波路が形成されているアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図３１は、従来のアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図３２は、従来のアレイ導波路型波長分波器の特性を示す図である。
図３３は、従来のアレイ導波路型波長分波器の他の特性を示す図である。
図中の符号の説明は次の通りである。１１は導波路基板、１２は入力ポート、１３は入力チャネル導波路、１４は入力スラブ導波路、１５はアレイ導波路、１６は出力スラブ導波路、１７は出力ポート、１８は光ファイバアレイ、１９は光ファイバ、２０は出力チャネル導波路、２１は出力ポート、３１、３２、３３、３４、３５は光ファイバアレイ、３６、３７、３８はシングルモード型光ファイバ、４１、４２、４３、４４、４５、４６は：調整用導波路、５１は導波路基板層、５２は方形状のマルチモード型導波路、５３はクラッド層、５４は半弓状のマルチモード型導波路、５５は遮断材、５６は溝、５７は遮断材、５８はダミーのチャネル導波路、８２は入力ポート、８３は入力導波路、８４は入力スラブ導波路、８５はアレイ導波路、８６は出力スラブ導波路、８７は出力チャネル導波路、８８は出力ポートである。
本発明は、光通信に適用されるアレイ導波路型波長分波器に関する。特に、波長分割多重システムにおいて、波長の異なる光信号の分離を行う波長分波器であって、アレイ導波路による回折格子型の波長分波器およびその製造方法に関する。
背景技術
波長分割多重伝送システムに適用する光受信機では、多くの異なる波長の光信号を分波する波長分波器が必要不可欠である。波長分波器としては量産性、安定性の点からアレイ導波路型波長分波器が多く使われている。アレイ導波路型波長分波器の従来構成について、図３１を参照して説明する。図３１は従来例によるアレイ導波路型波長分波器の概略構成図である。図３１において、導波路基板１１に入力ポート８２と出力ポート８８が設けられ、入力ポート８２から入力導波路８３、入力スラブ導波路８４、アレイ導波路８５、出力スラブ導波路８６、出力チャネル導波路８７、出力ポート８８へと順次接続されている。入力導波路８３、アレイ導波路８５及び出力チャネル導波路８７の各導波路はシングルモード型導波路で構成されている。
アレイ導波路８５を構成する複数のチャネル導波路は隣のチャネル導波路どうしで光路長が一定値だけ異なるように配置されている。入力導波路８３と入力スラブ導波路８４との接続部、アレイ導波路８５と入力スラブ導波路８４との接続部は互いに向き合った円弧上に配置され、同様に出力チャネル導波路８７と出力スラブ導波路８６との接続部、アレイ導波路８５と出力スラブ導波路８６との接続部も互いに向き合った円弧上に配置されている。アレイ導波路８５の光路長差による光信号の位相遅延差が波長によって異なることを利用し、各波長に応じ、光信号を異なる出力チャネル導波路８７に分波することができる。その結果、アレイ導波路型波長分波器は波長分波機能を有することとなる。
従来、アレイ導波路型波長分波器は合波器の機能も併用していたため、出力チャネル導波路８７はシングルモード型導波路で構成されていた。しかし、出力チャネル導波路８７をシングルモード型導波路で構成すると、分波する光の波長において平坦な透過域で且つ低透過損失とすることは困難であった。従来のアレイ導波路型波長分波器の特性を図３２、図３３に示す。いずれの図においても、横軸は波長を、縦軸は透過損失を表す。本特性例では、８波長の波長分波器の特性を示している。図３２に示すように、波長分波特性の透過域を平坦にすると透過損失が大きくなる。一方、透過損失を小さくすると、図３３に示すように、透過域が狭くなるという欠点があった。
上記の点に鑑みて、本発明は、平坦な透過域で且つ低透過損失のアレイ導波路型波長分波器を提供することを目的とする。
発明の開示
前述した目的を達成するために、第一発明は、導波路基板上で少なくとも１本以上のシングルモード型入力チャネル導波路と、入力スラブ導波路と、所定の導波路長差を有する複数本のシングルモード型導波路からなるチャネル導波路アレイと、出力スラブ導波路とが順次縦続接続されたアレイ導波路型波長分波器であって、前記出力スラブ導波路の出力端が前記導波路基板の出力端面に形成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第一発明により、任意のコア形状を有する光ファイバを出力スラブ導波路の出力端に接続することができる。
第二発明は、導波路基板上で少なくとも１本以上のシングルモード型入力チャネル導波路と、入力スラブ導波路と、所定の導波路長差を有する複数本のシングルモード型導波路からなるチャネル導波路アレイと、出力スラブ導波路とが順次縦続接続され、前記導波路基板の出力端面に形成されている前記出力スラブ導波路の出力端にマルチモード型光ファイバアレイが接続されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第二発明により、平坦な透過域で且つ低透過損失のアレイ導波路型波長分波器を実現することができる。
第三発明は、第一発明のアレイ導波路型波長分波器において、前記入力スラブ導波路に接続される前記チャネル導波路アレイの少なくとも１本の導波路の出力端が、前記導波路基板の出力端面に形成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第三発明により、導波路基板の出力端面に形成されているチャネル導波路アレイの少なくとも１本の導波路を利用して、出力スラブ導波路の出力端に接続する光ファイバアレイを高精度に位置調整ができる。
第四発明は、第二発明のアレイ導波路型波長分波器において、前記入力スラブ導波路に接続される前記チャネル導波路アレイの少なくとも１本の導波路の出力端が、前記導波路基板の出力端面に形成され、前記マルチモード型光ファイバアレイに、前記チャネル導波路アレイの導波路の出力端に接続される少なくとも１本のシングルモード型光ファイバが付加されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第四発明により、導波路基板の出力端面に形成されているチャネル導波路アレイの少なくとも１本の導波路と、マルチモード型光ファイバアレイに付加されている少なくとも１本のシングルモード型光ファイバとを利用して、出力スラブ導波路の出力端に接続する光ファイバアレイを高精度に位置調整ができる。
第五発明は、導波路基板上で少なくとも１本以上のシングルモード型入力チャネル導波路と、入力スラブ導波路と、所定の導波路長差を有する複数本のシングルモード型導波路からなるチャネル導波路アレイと、出力スラブ導波路と、マルチモード型出力チャネル導波路とが順次縦続接続されたアレイ導波路型波長分波器であって、前記マルチモード型出力チャネル導波路の出力端が前記導波路基板の出力端面に形成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第五発明により、平坦な透過域で且つ低透過損失のアレイ導波路型波長分波器を実現することができる。
第六発明は、導波路基板上で少なくとも１本以上のシングルモード型入力チャネル導波路と、入力スラブ導波路と、所定の導波路長差を有する複数本のシングルモード型導波路からなるチャネル導波路アレイと、出力スラブ導波路と、マルチモード型出力チャネル導波路を順次縦続接続され、前記導波路基板の出力端面に形成されている前記マルチモード型出力チャネル導波路の出力端にマルチモード型光ファイバアレイが接続されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第六発明により、平坦な透過域で且つ低透過損失のアレイ導波路型波長分波器を実現することができる。
第七発明は、第五発明のアレイ導波路型波長分波器において、前記入力スラブ導波路に接続される前記チャネル導波路アレイの少なくとも１本の導波路の出力端が、前記導波路基板の出力端面に形成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第七発明により、導波路基板の出力端面に形成されているチャネル導波路アレイの少なくとも１本の導波路を利用して、出力スラブ導波路の出力端に接続する光ファイバアレイを高精度に位置調整ができる。
第八発明は、第六発明のアレイ導波路型波長分波器において、前記入力スラブ導波路に接続される前記チャネル導波路アレイの少なくとも１本の導波路の出力端が、前記導波路基板の出力端面に形成され、前記マルチモード型光ファイバアレイに、前記チャネル導波路アレイの導波路の出力端に接続される少なくとも１本のシングルモード型光ファイバが付加されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第八発明により、導波路基板の出力端面に形成されているチャネル導波路アレイの少なくとも１本の導波路と、マルチモード型光ファイバアレイに付加されている少なくとも１本のシングルモード型光ファイバとを利用して、チャネル導波路アレイの導波路の出力端に接続する光ファイバアレイを高精度に位置調整ができる。
第九発明は、第五発明のアレイ導波路型波長分波器において、前記出力スラブ導波路に接続される少なくとも１本のシングルモード型導波路の出力端が、前記導波路基板の出力端面に形成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第九発明により、導波路基板の出力端面に形成されている１本のシングルモード型導波路を利用して、チャネル導波路アレイの導波路の出力端に接続する光ファイバアレイを高精度に位置調整ができる。
第十発明は、第六発明のアレイ導波路型波長分波器において、前記出力スラブ導波路に接続される少なくとも１本のシングルモード型導波路の出力端が、前記導波路基板の出力端面に形成され、前記マルチモード型光ファイバアレイに、前記シングルモード型導波路の出力端に接続される少なくとも１本のシングルモード型光ファイバが付加されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第十発明により、導波路基板の出力端面に形成されている１本のシングルモード型導波路と、マルチモード型光ファイバアレイに付加されている少なくとも１本のシングルモード型光ファイバとを利用して、チャネル導波路アレイの導波路の出力端に接続する光ファイバアレイを高精度に位置調整ができる。
第十一発明は、第四、八、又は十発明のアレイ導波路型波長分波器の前記シングルモード型入力チャネル導波路に光を入力し、前記マルチモード型光ファイバアレイに付加される前記シングルモード型光ファイバの出力が最大になるように、前記導波路基板と前記マルチモード型光ファイバアレイの配置を調整して固定することを特徴とする第四、八、又は十発明のアレイ導波路型波長分波器の製造方法である。
第十一発明により、アレイ導波路型波長分波器とマルチモード型光ファイバアレイとの接続が容易になる。
第十二発明は、第五から第八発明のいずれかのアレイ導波路型波長分波器において、マルチモード型出力チャネル導波路の断面形状が半弓状をなしていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第十二発明により、方形状の導波路に比べて多モード分散を小さくすることができる。
第十三発明は、第五から第八発明のアレイ導波路型波長分波器において、前記出力スラブ導波路との境界近傍における前記マルチモード型出力チャネル導波路のコアが、テーパ形状をなしていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第十三発明により、テーパ形状の広がりを調整することによって、アレイ導波路型波長分波器の透過域を調整することができる。
第十四発明は、第五から第八発明のいずれかのアレイ導波路型波長分波器において、前記マルチモード型出力チャネル導波路の導波路間が、光を遮断する材質で構成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第十四発明により、出力チャネル導波路から漏洩した光信号が他の出力チャネル導波路に再結合することを防止することができる。
第十五発明は、第五から第八発明のいずれかのアレイ導波路型波長分波器において、前記マルチモード型出力チャネル導波路の導波路間に形成された溝に光を遮断する材質が充填されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第十五発明により、出力チャネル導波路から漏洩した光信号が他の出力チャネル導波路に再結合することを防止することができる。
第十六発明は、第五から第八発明のいずれかのアレイ導波路型波長分波器において、前記マルチモード型出力チャネル導波路の導波路間に溝が形成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第十六発明により、出力チャネル導波路から漏洩した光信号が他の出力チャネル導波路に再結合することを防止することができる。
第十七発明は、第十六発明のアレイ導波路型波長分波器において、溝の壁面の少なくとも一部が前記導波路基板の垂直面に対して角度をなしていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第十七発明により、出力チャネル導波路から漏洩した光信号が他の出力チャネル導波路に再結合することを防止することができる。
第十八発明は、第五から第八発明のいずれかのアレイ導波路型波長分波器において、前記マルチモード型出力チャネル導波路の導波路間にダミーのチャネル導波路が形成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器である。
第十八発明により、出力チャネル導波路から漏洩した光信号が他の出力チャネル導波路に再結合することを防止することができる。
なお、これらの各構成は、可能な限り組み合わせることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明するが、本発明はこれらの形態に限定して解釈されない。
（実施形態１） 本発明の実施の形態を図１、図２に示す。図１、図２とも、導波路基板１１に入力用チャネル導波路１３と、入力光を導波路に対して平行方向に広げるための入力スラブ導波路１４と、隣接する導波路間で所定の長さだけ長くなっている導波路からなるアレイ導波路１５と、アレイ導波路の光を干渉させるための出力スラブ導波路１６とを、順次縦続接続して形成されるアレイ導波路型波長分波器である。入力チャネル導波路１３とアレイ導波路１５の各導波路はシングルモード型導波路で構成されている。
図１において、導波路基板１１の端面に設けられた入力チャネル導波路１３の入力ポート１２から入力された波長多重光信号は、入力チャネル導波路１３から入力スラブ導波路１４に入射して導波路基板に平行方向に広げられ、さらに、アレイ導波路１５の各導波路を伝搬し、出力スラブ導波路１６で干渉し、出力ポート１７で分波されて出力されることになる。
アレイ導波路１５の光路長による光信号の位相遅延差が波長によって異なるため、出力スラブ導波路１６の出力端には各波長に応じて連続的に集光位置が変化する分波スペクトルが得られる。従って、出力スラブ導波路１６の出力端を出力ポートとして、該出力ポートに任意の開口を設定すれば、中心波長と透過域が任意に設定された波長特性を得ることができる。ここで、開口とは、例えば、出力ポート１７に密着した導波路又は光ファイバであり、あるいは一部に光透過部を有するスリットでもよい。さらに、入力導波路によって形成される像より大きな開口を用いれば、平坦な透過域で、且つ低透過損失の分波特性が得られることになる。従って、例えば、図１のアレイ導波路型波長分波器に対して出力ポート１７に密着させる光ファイバアレイのコア径を入力導波路のコア径より大きく設定することにより、平坦な透過域で、且つ低透過損失の波長分波器を得ることができる。さらに、光ファイバアレイを密着させる出力ポート１７に対する位置によって分波する中心波長を任意に設定することができ、それぞれの光ファイバ間の間隔によって分波する中心波長の間隔を任意に設定することができる。
図２はアレイ導波路１５の各導波路間で、光路長差が小さい場合に採用するアレイ導波路型波長分波器の構成を示した図である。この配置構成は、上記の出力ポート１７に形成される分波スペクトルの波長範囲を広くし、広い波長範囲で分波動作をさせるような場合に適用できる。この構成は、入力チャネル導波路１３の入力ポート１２の面と対向する端面に出力ポート１７が配置され、かつアレイ導波路１５の曲がりを小さくできるので回路面積が小さくなる点で有利である。機能的には図１に示すアレイ導波路型波長分波器と同じである。
図１、図２において、入力チャネル導波路１３は、１本でもよいが、後述するように複数本の導波路から構成することによって、透過中心波長を微調整できるようになる。
（実施の形態２） 本発明の実施の形態を図３、図４に示す。図３、図４とも、導波路基板１１に入力用チャネル導波路１３と、入力光を導波路に対して平行方向に広げるための入力スラブ導波路１４と、隣接する導波路間で所定の長さだけ長くなっている導波路からなるアレイ導波路１５と、アレイ導波路１５からの光信号を干渉させるための出力スラブ導波路１６とを順次縦続接続して形成し、前記導波路基板１１の出力端面に形成された出力スラブ導波路１６の出力端に、分波した光信号を出力するための光ファイバアレイ１８を接続して構成するアレイ導波路型波長分波器である。
図４はアレイ導波路１５の各導波路間で、光路長差が小さい場合に採用するアレイ導波路型波長分波器の構成を示した図である。この配置構成は、広い波長範囲で分波動作をさせるような場合に適用できる。この構成は、入力チャネル導波路１３の入力ポート１２の面と対向する端面に光ファイバアレイ１８が接続されるため、直線的な配置にすることができる。また、アレイ導波路１５の曲がりを小さくできるので回路面積が小さくなる点で有利である。
図３、図４において、導波路基板１１の入力端面に設けられた入力チャネル導波路１３の入力ポート１２から入力された波長多重光信号は、入力チャネル導波路１３から入力スラブ導波路１４に入射して導波路基板に平行方向に広げられ、さらに、アレイ導波路１５の各導波路を伝搬し、出力スラブ導波路１６で干渉し、マルチモード型光ファイバからなる光ファイバアレイ１８に分波されて、光ファイバ１９から出力されることになる。アレイ導波路１５の光路長差による光信号の位相遅延差が波長によって異なることを利用し、各波長に応じ、光信号を光ファイバアレイ１８の異なる位置のマルチモード型光ファイバに分波することができる。光ファイバアレイ１８のファイバコア径を入力導波路のコア径よりも大きくすることによって、平坦な透過域で、且つ低透過損失の波長分波器とすることができる。光ファイバアレイを密着させる出力スラブ導波路１６の出力端面の位置によって分波する中心波長を任意に設定することができ、それぞれの光ファイバ間の間隔によって分波する中心波長の間隔を任意に設定することができる。
特に、接続する光ファイバアレイ１８を所定の配置とすることにより、任意の波長特性を持つ波長分波器を構成することができるため、導波路基板１１に基本構成の導波路を構成して、接続する光ファイバアレイ１８を各種準備しておけば、各種の波長特性を有するアレイ導波路型波長分波器を構成することができる。
また、本実施形態における複数の入力ポート１２は、その入力ポートに応じて光信号の透過中心波長を微調整できる機能がある。そのために出力スラブ導波路１６に接続する光ファイバアレイ１８の配置を入力スラブ導波路１４に接続する入力チャネル導波路１３の間隔よりわずかに広くすれば（特開平８−２１１２３７）、入力ポートの選択により、分波される光信号の透過中心波長を微調整することができる。微調整が不要な場合は入力チャネル導波路１３は１本だけでも十分である。
（実施の形態３） 本発明の実施の形態を図５、図６に示す。図５、図６とも、導波路基板上に入力用チャネル導波路１３と、入力光を導波路に対して平行方向に広げるための入力スラブ導波路１４と、隣接する導波路間で所定の長さだけ長くなっている導波路からなるアレイ導波路１５と、アレイ導波路の光を干渉させるための出力スラブ導波路１６と、分波した光信号を出力するためのマルチモード型出力チャネル導波路２０とを、順次縦続接続して形成されるアレイ導波路型波長分波器である。
図６はアレイ導波路１５の各導波路間で、光路長差が小さい場合に採用するアレイ導波路型波長分波器の構成を示した図である。この配置構成は、上記の出力チャネル導波路２０に形成される分波スペクトルの波長範囲を広くし、広い波長範囲で分波動作をさせるような場合に適用できる。この構成は、入力チャネル導波路１３から出力チャネル導波路２０までが直線的に配置され、かつアレイ導波路１５の曲がりを小さくできるので回路面積が小さくなる点で有利である。
図５、図６において、導波路基板１１の端面に設けられた入力チャネル導波路１３の入力ポート１２から入力された波長多重光信号は、入力チャネル導波路１３から入力スラブ導波路１４に入射して導波路基板に平行方向に広げられ、さらに、アレイ導波路１５の各導波路を伝搬し、出力スラブ導波路１６で干渉し、マルチモード型導波路からなる出力チャネル導波路２０に分波され、出力ポート２１から出力されることになる。アレイ導波路１５の光路長差による光信号の位相遅延差が波長によって異なることを利用し、各波長に応じ、出力チャネル導波路２０の異なる位置のマルチモード型導波路に分波され、分波された光信号が出力ポート２１から出力される。
本実施の形態であるアレイ導波路型波長分波器の分波特性の例を図７に示す。図２８、図２９と比較しても分かるように、図７に示す分波特性は、図２８と同程度に平坦な透過域が実現でき、かつ図２９と同程度の低透過損失も実現できたことがわかる。出力チャネル導波路をシングルモード型の導波路よりも、コアの大きいマルチモード型導波路で構成することにより、平坦な透過域で、且つ２ｄＢ以下の低透過損失の分波特性を持ったアレイ導波路型波長分波器が実現できた。
本実施の形態では、マルチモード型の出力チャネル導波路を所定の配置と形状とすることにより、任意の波長特性を持つ波長分波器を構成することができる。
また、本実施形態における複数の入力ポート１２は、その入力ポートに応じて光信号の透過中心波長を微調整できる機能がある。そのために出力スラブ導波路１６に接続する出力チャネル導波路２０の配置を入力スラブ導波路１４に接続する入力チャネル導波路１３の間隔よりわずかに狭くすれば（特開平８−２１１２３７）、入力ポートの選択により、分波される光信号の透過中心波長を微調整することができる。微調整が不要な場合、入力チャネル導波路は１本だけでも十分である。
（実施の形態４） 本発明の実施の形態を図８、図９に示す。図８、図９とも、導波路基板１１に入力用チャネル導波路１３と、入力光を導波路に対して平行方向に広げるための入力スラブ導波路１４と、隣接する導波路間で所定の長さだけ長くなっている導波路からなるアレイ導波路１５と、アレイ導波路の光信号を干渉させるための出力スラブ導波路１６と、分波した光信号を出力するためのマルチモード型の出力チャネル導波路２０とを、順次縦続接続し、さらに、入力チャネル導波路１３の入力端にシングルモード型光ファイバからなる光ファイバアレイ３１を装着し、出力チャネル導波路２０の出力端に出力用にマルチモード型光ファイバからなる光ファイバアレイ３２を装着したアレイ導波路型波長分波器である。
アレイ導波路１５の光路長による光信号の位相遅延差が波長によって異なるため、出力スラブ導波路１６の出力端には各波長に応じて連続的に集光位置が変化する分波スペクトルが得られる。従って、出力スラブ導波路１６の出力端に入力導波路によって形成される像より大きなコア径のマルチモード型導波路を用いれば、平坦な透過域で、低透過損失の分波特性が得られる。
図９はアレイ導波路１５の各導波路間で、光路長差が小さい場合に採用するアレイ導波路型波長分波器の構成を示した図である。この配置構成は、上記の光ファイバアレイ３２に出力される分波スペクトルの波長範囲を広くし、広い波長範囲で分波動作をさせるような場合に適用できる。この構成は、入力用の光ファイバアレイ３１から出力用の光ファイバアレイ３２が直線的に配置され、かつアレイ導波路１５の曲がりを小さくできるので回路面積が小さくなる点で有利である。
本実施の形態では、実施の形態３で説明した発明の効果に加え、入出力端に光ファイバアレイを装着しているため、他の光通信用部品との接続が容易となる。
（実施の形態５） 通過域が平坦な分波スペクトルを実現するためには、図１等におけるアレイ導波路１５と出力スラブ導波路１６との境界での電界振幅と電界位相分布をｓｉｎｃ関数の振幅と位相となるようにする方法が知られている（例えば、特開平１１−１４２６６１）。ｓｉｎｃ関数とは、
ｓｉｎｃ ξ＝（ｓｉｎξ）／ξ
で表される関数をいう。アレイ導波路１５のｍ番目の導波路では、ξ＝π（ｍ−１４９）／６０（本数２９８のチャネル導波路アレイに相当）
となる。
アレイ導波路１５と出力スラブ導波路１６との境界における電界分布をｓｉｎｃ関数状となるようにする方法としては、入力スラブ導波路との境界領域における入力チャネル導波路として、図１０に示す様なパラボラ形状の導波路１３１を用いる方法が知られている。入力チャネル導波路１３の入力スラブ導波路１４への接続部分をパラボラ形状の導波路１３１とし、パラボラ形状と長さを適当な値に設定すると、図１０に示す様にほぼ矩形の光分布１３２が実現できる。図１０に示す矩形の光分布１３２がアレイ導波路１５に入射されると、空間的フーリエ変換の関係によりアレイ導波路１５の電界分布はｓｉｎｃ関数状の分布となり、出力スラブ導波路１６と出力チャネル導波路２０との境界で、ほぼ矩形の光分布が再び形成される。その結果、前述したように透過域が平坦で、かつ遮断特性も矩形に近い優れた波長分波特性が得られることになる。
その他、図１０のパラボラ部分に替えて、Ｙ分岐構成や、ＭＭＩ（多モード干渉回路）構成の入力導波路形状としても、双方性の強度分布からなる矩形に近い強度分布が得られるからフラットで低損失な透過特性を実現することができる。また、図１０のパラボラ形状の導波路１３１を図１１に示すテーパ形状の導波路１３３に替えてもよい。入力チャネル導波路１３の入力スラブ導波路１４への接続部分をテーパ形状の導波路１３３とし、テーパ広がりと長さを適当な値に設定すると、図１１に示すようなガウス型の光分布１３４となるため、遮断特性は若干劣化するが、出力導波路幅が広いために透過域は平坦となり、パラボラ形状の導波路を用いた場合に近い特性が実現できる。
（実施の形態６） 出力スラブ導波路に接続する光ファイバアレイや出力チャネル導波路はマルチモード型のため、透過域が平坦で透過損失が小さくなる反面、導波路基板の出力端面に接続する光ファイバアレイの高精度な位置調整が困難になるという欠点がある。
そこで、位置調整用のシングルモード型の導波路を導波路基板の出力端面の横に設ける。本実施の形態を図１２乃至図１４に示す。図１２は、入力スラブ導波路１４の出力をシングルモード型の調整用導波路４１で出力スラブ導波路１６の横に導きだしたものである。図１３は、入力スラブ導波路１４の出力の一部をシングルモード型の調整用導波路４２で出力チャネル導波路２０の横に導きだしたものである。図１４は、出力スラブ導波路１６の出力の一部をシングルモード型調整用導波路４３で出力チャネル導波路２０の横に導き出したものである。これらのシングルモード型の調整用導波路を光ファイバアレイ接続時の位置基準として利用し、導波路基板１１に接続する光ファイバアレイの位置調整を高精度かつ容易にすることができる。即ち、本実施の形態では、調整用のシングルモード型光ファイバを含む光ファイバアレイを用いることを想定し、予め位置調整用の導波路を設けておくものである。
アレイ導波路型波長分波器においては、出力スラブ導波路端面に分波された波長成分が連続して並ぶので、ここに接続されるマルチモード型光ファイバの位置で分波特性の中心波長が決定される。このため、図１２の構成においては、出力スラブ導波路１６に対して所定の位置にシングルモード型の調整用導波路４１が配置され、出力スラブ導波路１６の出力ポート１７の波長配置に対する基準となっている。即ち、シングルモード型の調整用導波路４１の軸中心から一定距離だけ隔てた出力スラブ導波路１６の出力ポート１７に特定の波長の光信号が出力されるようになっている。
一方、図１３、図１４の場合には、出力スラブ導波路に接続された出力チャネル導波路により出力波長の配置は既に決まっている。しかし、マルチモード型光ファイバと接続する場合には、導波路コア径が大きいために、ピークサーチ法による最適接続位置の検出感度が低く、高精度な位置調整が困難である。このため、１本の導波路の接続損失だけからは、最適な位置調整ができず、多くの導波路の接続損失を確認する必要がある。このような場合に、シングルモード型の導波路の最適位置範囲が狭いために、１本又は２本のシングルモード型の調整用導波路で位置調整すれば、他の総てのマルチモード型導波路について高精度な位置調整ができることになる。
以下の実施の形態でも同様である。
（実施の形態７） 本発明は、シングルモード型の調整用導波路を導波路基板の出力端面の横に設けた上で、導波路基板に接続する出力光ファイバアレイにも調整用のシングルモード型光ファイバを備えるものである。本実施の形態を図１５乃至図１７に示す。図１５は、マルチモード型の光ファイバアレイ３３にシングルモード型の光ファイバ３６を追加し、この光ファイバ３６を、図１２の導波路基板１１に形成されたシングルモード型の調整用導波路４１に突き合わせることによって位置合わせをするものである。図１６は、マルチモード型の光ファイバアレイ３４にシングルモード型の光ファイバ３７を追加し、この光ファイバ３７を、図１３の導波路基板１１に形成されたシングルモード型の調整用導波路４２に突き合わせることによって位置合わせをするものである。図１７は、マルチモード型の光ファイバアレイ３５にシングルモード型の光ファイバ３８を追加し、この光ファイバ３８を、図１４の導波路基板１１に形成されたシングルモード型の調整用導波路４３に突き合わせることによって位置合わせをするものである。
導波路基板１１の底面から出力スラブ導波路１６又は出力チャネル導波路２０のコア中心までの距離と、光ファイバアレイ３３、３４又は３５の底面から光ファイバのコア中心までの距離を一致させた上で、出力スラブ導波路１６に対する調整用導波路４１、出力チャネル導波路２０に対する調整用導波路４２又は４３の相対位置と光ファイバアレイ３３、３４又は３５の光ファイバに対するシングルモード型光ファイバ３６、３７又は３８の相対位置を合わせておけば、導波路基板１１と光ファイバアレイ３３、３４又は３５を同一の基準平面に載置し、出力ポートの出力端面と光ファイバアレイの入力端面を密着させ、シングルモード型の調整用導波路４１、４２又は４３の出力端と光ファイバアレイ３３、３４又は３５のシングルモード型光ファイバ３６、３７又は３８の入力端が一致するように、光ファイバアレイ３３、３４又は３５を平行移動するだけで、光ファイバアレイを出力ポートに高精度で且つ容易に装着することができる。シングルモード型の調整用導波路４１、４２又は４３の出力端と、光ファイバアレイ３３、３４又は３５のシングルモード型光ファイバ３６、３７又は３８の入力端の一致には、入力チャネル導波路１３に光を入力し、光ファイバアレイ３３、３４又は３５のシングルモード型光ファイバ３６、３７又は３８への入力が最大になる位置を探ればよい。
本実施形態で使用するシングルモード型の光ファイバ３６乃至３８のコア径は１０μｍ程度のため、導波路基板と光ファイバアレイは１μｍ以下の精度で位置合わせをすることが可能になる。
（実施の形態８） 出力スラブ導波路に接続する光ファイバアレイや出力チャネル導波路はマルチモード型のため、透過域が平坦で且つ透過損失が小さくなる反面、導波路基板の出力端面に接続する光ファイバアレイの最適な位置調整が困難になるという欠点がある。そこで、２本のシングルモード型の調整用導波路を導波路基板の出力端面の横に設ける。本実施の形態を図１８乃至図２０に示す。図１８は、入力スラブ導波路１４の出力の一部をシングルモード型の調整用導波路４１、４４で出力スラブ導波路１６の横に導きだしたものである。図１９は、入力スラブ導波路１４の出力の一部をシングルモード型の調整用導波路４２、４５で出力チャネル導波路２０の横に導きだしたものである。図２０は、出力スラブ導波路１６の出力の一部をシングルモード型の調整用導波路４３、４６で出力チャネル導波路２０の横に導き出したものである。
これらのシングルモード型の調整用導波路を光ファイバアレイ接続時の位置基準として利用し、導波路基板１１に接続する光ファイバアレイの位置調整を高精度で且つ容易にすることができる。即ち、本実施の形態では、２本のシングルモード型光ファイバを備える光ファイバアレイを用いることを想定し、予め位置調整用の導波路を設けておくものである。特に、２本のシングルモード型調整用を利用すれば、光ファイバアレイを導波路基板１１の出力端面に密着させて、２箇所の位置を高精度に調整することによって、光ファイバアレイの位置調整を一層容易にすることができる。
（実施の形態９） 本発明は、シングルモード型の調整用導波路を導波路基板の出力端面の横に設けた上で、導波路基板に接続する出力光ファイバアレイにも調整用の２本のシングルモード型光ファイバを備えるものである。本実施の形態を図２１乃至図２３に示す。図２１は、マルチモード型の光ファイバアレイ３３にシングルモード型の２本の光ファイバ３６を追加し、これら２本の光ファイバ３６を、図１８の導波路基板１１に形成された２本のシングルモード型の調整用導波路４１、４２に突き合わせることによって位置合わせをするものである。図２２は、マルチモード型の光ファイバアレイ３４にシングルモード型の２本の光ファイバ３７を追加し、これら２本の光ファイバ３７を、図１９の導波路基板１１に形成された２本のシングルモード型の調整用導波路４２、４５に突き合わせることによって位置合わせをするものである。図２３は、マルチモード型の光ファイバアレイ３５にシングルモード型の２本の光ファイバ３８を追加し、これら２本の光ファイバ３８を、図２０の導波路基板１１に形成された２本のシングルモード型の調整用導波路４３、４６に突き合わせることによって位置合わせをするものである。
導波路基板１１の出力ポートと光ファイバアレイの突き合わせには３次元的な位置調整が必要である。そのうち、出力ポートの出力端面と光ファイバアレイの入力端面を密着させることにより、１次元の位置合わせは完了する。次に、出力スラブ導波路１６に対する調整用導波路４１と４３、又は出力チャネル導波路２０に対する調整用導波路４２と４５又は４３と４６の相対位置と光ファイバアレイ３３、３４又は３５の光ファイバに対するシングルモード型光ファイバ３６、３７又は３８の相対位置を合わせておけば、導波路基板１１の出力端面に形成された２本のシングルモード型の調整用導波路出力端と、光ファイバアレイの２本のシングルモード型光ファイバ入力端が一致するように調整するだけで、２次元の位置調整が完了する。２本のシングルモード型の調整用導波路出力端と、光ファイバアレイの２本のシングルモード型光ファイバ入力端の一致には、入力チャネル導波路１３に光を入力し、光ファイバアレイの２本のシングルモード型光ファイバ３６、３７又は３８への入力が最大になる位置を探ればよい。この結果、光ファイバアレイ３３、３４又は３５を出力ポートに高精度で且つ容易に装着することができる。
（実施の形態１０） 本発明では、出力スラブ導波路との境界領域における出力チャネル導波路として、図２４に示す様なテーパ形状の導波路２０１を用いるものである。本アレイ導波路型波長分波器では、透過波長の透過域は出力スラブ導波路１６における出力チャネル導波路２０の開口の程度によって決定される。そこで、テーパ形状の広がりを調整することによって、透過域を任意に設計することができる。
出力チャネル導波路はマルチモード型の導波路で構成されているため、テーパ形状を変更しても透過損失に大きな影響を与えることはなく、アレイ導波路型波長分波器の透過域を調整することができる。
（実施の形態１１） 本発明は、マルチモード型の出力チャネル導波路の多モード分散を小さくするものである。
従来のマルチモード型導波路の断面形状を図２５（ａ）に示す。シングルモード型導波路と同じ導波路基板層５１の上に、方形状のマルチモード型導波路５２を形成し、その上からクラッド層５３を堆積する。本発明のマルチモード型導波路の断面形状を図２５（ｂ）に示す。シングルモード型導波路と同じ導波路基板層５１の上に、半弓状のマルチモード型導波路５４を形成し、その上からクラッド層５３を堆積する。マルチモード型導波路５４を形成する際に、下部は幅を広くし、上部は幅を狭めると図２５（ｂ）のような断面形状のマルチモード型導波路５４ができる。ここで、導波路基板層５１の上面部（クラッド層５３の側）には下部クラッド層が存在するが、簡単のため図では省略してある。以下の説明で使用する図面でも同様である。
本発明の断面形状が半弓状のマルチモード型導波路にすることにより実効屈折率分布をグレーディッド型にできるため、方形状の導波路に比べて多モード分散を小さくでき、高速の光信号が通過する場合でも、パルス形状の劣化を抑制することができる。
（実施の形態１２） 本発明は、出力チャネル導波路の各導波路間に遮断材を装填するものである。図２６に示すように、導波路基板１１上のマルチモード型の導波路で構成された出力チャネル導波路２０の導波路間には、出力スラブ導波路１６から出力チャネル導波路に入射しなかった光信号が存在する。また、マルチモード型の導波路で構成された出力チャネル導波路２０の曲線部分では、光信号が導波路から漏洩しやすい。出力チャネル導波路に入射しなかった光信号や漏洩した光信号が出力チャネル導波路に再結合すると、分波特性の劣化となり、設計目標とするアレイ導波路型波長分波器の特性が実現できなくなる。そこで、出力チャネル導波路の各導波路間に遮断材５５を装填することによって、入射しなかった光信号が出力チャネル導波路に再結合することを防止する。遮断材としては、金属や黒鉛を含有した樹脂が適用できる。
（実施の形態１３） 本発明は、出力チャネル導波路の各導波路間に溝を形成するものである。マルチモード型の導波路で構成された出力チャネル導波路の導波路間には、出力スラブ導波路から出力チャネル導波路に入射しなかった光信号が存在する。また、マルチモード型の導波路で構成された出力チャネル導波路の曲線部分では、光信号が導波路から漏洩しやすい。出力チャネル導波路に入射しなかった光信号や漏洩した光信号が出力チャネル導波路に再結合すると、分波特性の劣化となり、設計目標とするアレイ導波路型波長分波器の特性が実現できなくなる。
そこで、図２７に示すように、半弓状のマルチモード型導波路５４の各導波路間に溝５６を形成することによって、入射しなかった光信号が出力チャネル導波路に再結合することを防止する。溝５６は導波路基板層５１に達する深さまで形成することが好ましい。
半弓状のマルチモード型導波路５４の各導波路間に溝５６を形成する際に、図２８に示すように、溝の壁面が導波路基板の垂直面に対して角度をなすように形成すると、クラッド層５３から放射した光信号が再度クラッド層５３に入射しても入射角が変化するため、出力チャネル導波路に結合する割合が減少する。溝の壁面は全部が導波路基板の垂直面に対して角度をなす必要はなく、溝の壁面の少なくとも一部が導波路基板の垂直面に対して角度をなすように形成されていればよい。また、溝の壁面が凹面あるいは凸面になるように形成してもよい。
なお、図２７、図２８において、溝５６は、クラッド層５３若しくは導波路基板層５１の下部クラッド層に達する深さまで形成することが好ましいが、遮光したい漏洩光のレベルに応じて、溝深さは調整してよい。また、半弓状のマルチモード型導波路ばかりでなく、方形状のマルチモード型導波路等の他の形状のマルチモード型導波路でも同様の効果がある。
（実施の形態１４） 本発明は、出力チャネル導波路の各導波路間に形成された溝に光を遮断する遮断材を充填するものである。マルチモード型の導波路で構成された出力チャネル導波路の導波路間には、出力スラブ導波路から出力チャネル導波路に入射しなかった光信号が存在する。また、マルチモード型の導波路で構成された出力チャネル導波路の曲線部分では、光信号が導波路から漏洩しやすい。出力チャネル導波路に入射しなかった光信号や漏洩した光信号が出力チャネル導波路に再結合すると、分波特性の劣化となり、設計目標とするアレイ導波路型波長分波器の特性が実現できなくなる。
そこで、図２９に示すように、出力チャネル導波路の各導波路間に形成された溝５６に光を遮断する遮断材５７を充填することによって、入射しなかった光信号や漏洩した光信号がクラッド層５３に放射され、隣接するマルチモード型導波路５４に再結合することを防止する。遮断材としては、金属や黒鉛を含有した樹脂が適用できる。
図２９に示す遮断材５７を充填した溝を有する導波路を上面から見た図が図２６である。図２６における遮断材５５、出力チャネル導波路２０は、それぞれ図２９における遮断材５７、マルチモード型導波路５４に相当する。
（実施の形態１５） 本発明は、マルチモード型の導波路で構成された出力チャネル導波路の導波路間には、出力スラブ導波路１から出力チャネル導波路に入射しなかった光信号が存在する。また、マルチモード型の導波路で構成された出力チャネル導波路の曲線部分では、光信号が導波路から漏洩しやすい。出力チャネル導波路に入射しなかった光信号や漏洩した光信号が出力チャネル導波路に再結合すると、分波特性の劣化となり、設計目標とするアレイ導波路型波長分波器の特性が実現できなくなる。
そこで、図３０に示すように、導波路基板層５１上で隣接する半弓状のマルチモード型導波路５４の間のクラッド層５３に、ダミーのチャネル導波路５８を設けることによって、入射しなかった光信号や漏洩した光信号をダミーのチャネル導波路５８に結合させて、出力チャネル導波路に再結合することを防止する。また、半弓状のマルチモード型導波路ばかりでなく、方形状のマルチモード型導波路等の他の形状のマルチモード型導波路でも同様の効果がある。
【図面の簡単な説明】
図１は、任意の波長特性を実現できるアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図２は、任意の波長特性を実現できるアレイ導波路型波長分波器の他の構成を示す図である。
図３は、光ファイバアレイを変更することによって、任意の波長特性を実現できるアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図４は、光ファイバアレイを変更することによって、任意の波長特性を実現できるアレイ導波路型波長分波器の他の構成を示す図である。
図５は、マルチモード型出力チャネル導波路を設けたアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図６は、マルチモード型出力チャネル導波路を設けたアレイ導波路型波長分波器の他の構成を示す図である。
図７は、本発明によるアレイ導波路型波長分波器の特性を示す図である。
図８は、マルチモード型出力チャネル導波路を設けたアレイ導波路型波長分波器の入出力ポートに光ファイバアレイを装着した構成を示す図である。
図９は、マルチモード型出力チャネル導波路を設けたアレイ導波路型波長分波器の入出力ポートに光ファイバアレイを装着した他の構成を示す図である。
図１０は、入力チャネル導波路の導波路形状を示す図である。
図１１は、入力チャネル導波路の他の導波路形状を示す図である。
図１２は、アレイ導波路型波長分波器にシングルモード型の調整用導波路を設けた構成を示す図である。
図１３は、マルチモード型出力チャネル導波路を設けたアレイ導波路型波長分波器にシングルモード型の調整用導波路を設けた構成を示す図である。
図１４は、マルチモード型出力チャネル導波路を設けたアレイ導波路型波長分波器にシングルモード型の調整用導波路を設けた構成を示す図である。
図１５は、調整用導波路を利用して光ファイバアレイを装着したアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図１６は、調整用導波路を利用して光ファイバアレイを装着したアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図１７は、調整用導波路を利用して光ファイバアレイを装着したアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図１８は、アレイ導波路型波長分波器にシングルモード型の調整用導波路を設けた構成を示す図である。
図１９は、マルチモード型出力チャネル導波路を設けたアレイ導波路型波長分波器にシングルモード型の調整用導波路を設けた構成を示す図である。
図２０は、マルチモード型出力チャネル導波路を設けたアレイ導波路型波長分波器にシングルモード型の調整用導波路を設けた他の構成を示す図である。
図２１は、調整用導波路を利用して光ファイバアレイを装着したアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図２２は、調整用導波路を利用して光ファイバアレイを装着したアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図２３は、調整用導波路を利用して光ファイバアレイを装着したアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図２４は、出力チャネル導波路の導波路形状を示す図である。
図２５は、マルチモード型導波路の断面形状を示す図である。
図２６は、出力チャネル導波路の導波路間に遮断材を装填したアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図２７は、出力チャネル導波路の導波路間に溝を形成したアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図２８は、出力チャネル導波路の導波路間に溝を形成した他のアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図２９は、出力チャネル導波路の導波路間に形成した溝に光遮断材質が充填されているアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図３０は、出力チャネル導波路の導波路間にダミーのチャネル導波路が形成されているアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図３１は、従来のアレイ導波路型波長分波器の構成を示す図である。
図３２は、従来のアレイ導波路型波長分波器の特性を示す図である。
図３３は、従来のアレイ導波路型波長分波器の他の特性を示す図である。
図中の符号の説明は次の通りである。１１は導波路基板、１２は入力ポート、１３は入力チャネル導波路、１４は入力スラブ導波路、１５はアレイ導波路、１６は出力スラブ導波路、１７は出力ポート、１８は光ファイバアレイ、１９は光ファイバ、２０は出力チャネル導波路、２１は出力ポート、３１、３２、３３、３４、３５は光ファイバアレイ、３６、３７、３８はシングルモード型光ファイバ、４１、４２、４３、４４、４５、４６は：調整用導波路、５１は導波路基板層、５２は方形状のマルチモード型導波路、５３はクラッド層、５４は半弓状のマルチモード型導波路、５５は遮断材、５６は溝、５７は遮断材、５８はダミーのチャネル導波路、８２は入力ポート、８３は入力導波路、８４は入力スラブ導波路、８５はアレイ導波路、８６は出力スラブ導波路、８７は出力チャネル導波路、８８は出力ポートである。
Claims (18)
- 導波路基板上で少なくとも１本以上のシングルモード型入力チャネル導波路と、入力スラブ導波路と、所定の導波路長差を有する複数本のシングルモード型導波路からなるチャネル導波路アレイと、出力スラブ導波路とが順次縦続接続されたアレイ導波路型波長分波器であって、前記出力スラブ導波路の出力端が前記導波路基板の出力端面に形成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器。
- 導波路基板上で少なくとも１本以上のシングルモード型入力チャネル導波路と、入力スラブ導波路と、所定の導波路長差を有する複数本のシングルモード型導波路からなるチャネル導波路アレイと、出力スラブ導波路とが順次縦続接続され、前記導波路基板の出力端面に形成されている前記出力スラブ導波路の出力端にマルチモード型光ファイバアレイが接続されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器。
- 請求項１に記載のアレイ導波路型波長分波器において、前記入力スラブ導波路に接続される前記チャネル導波路アレイの少なくとも１本の導波路の出力端が、前記導波路基板の出力端面に形成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器。
- 請求項２に記載のアレイ導波路型波長分波器において、前記入力スラブ導波路に接続される前記チャネル導波路アレイの少なくとも１本の導波路の出力端が、前記導波路基板の出力端面に形成され、前記マルチモード型光ファイバアレイに、前記チャネル導波路アレイの導波路の出力端に接続される少なくとも１本のシングルモード型光ファイバが付加されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器。
- 導波路基板上で少なくとも１本以上のシングルモード型入力チャネル導波路と、入力スラブ導波路と、所定の導波路長差を有する複数本のシングルモード型導波路からなるチャネル導波路アレイと、出力スラブ導波路と、マルチモード型出力チャネル導波路とが順次縦続接続されたアレイ導波路型波長分波器であって、前記マルチモード型出力チャネル導波路の出力端が前記導波路基板の出力端面に形成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器。
- 導波路基板上で少なくとも１本以上のシングルモード型入力チャネル導波路と、入力スラブ導波路と、所定の導波路長差を有する複数本のシングルモード型導波路からなるチャネル導波路アレイと、出力スラブ導波路と、マルチモード型出力チャネル導波路を順次縦続接続され、前記導波路基板の出力端面に形成されている前記マルチモード型出力チャネル導波路の出力端にマルチモード型光ファイバアレイが接続されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器。
- 請求項５に記載のアレイ導波路型波長分波器において、前記入力スラブ導波路に接続される前記チャネル導波路アレイの少なくとも１本の導波路の出力端が、前記導波路基板の出力端面に形成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器。
- 請求項６に記載のアレイ導波路型波長分波器において、前記入力スラブ導波路に接続される前記チャネル導波路アレイの少なくとも１本の導波路の出力端が、前記導波路基板の出力端面に形成され、前記マルチモード型光ファイバアレイに、前記チャネル導波路アレイの導波路の出力端に接続される少なくとも１本のシングルモード型光ファイバが付加されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器。
- 請求項５に記載のアレイ導波路型波長分波器において、前記出力スラブ導波路に接続される少なくとも１本のシングルモード型導波路の出力端が、前記導波路基板の出力端面に形成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器。
- 請求項６に記載のアレイ導波路型波長分波器において、前記出力スラブ導波路に接続される少なくとも１本のシングルモード型導波路の出力端が、前記導波路基板の出力端面に形成され、前記マルチモード型光ファイバアレイに、前記シングルモード型導波路の出力端に接続される少なくとも１本のシングルモード型光ファイバが付加されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器。
- 請求項４、８、又は１０に記載のアレイ導波路型波長分波器の前記シングルモード型入力チャネル導波路に光を入力し、前記マルチモード型光ファイバアレイに付加される前記シングルモード型光ファイバの出力が最大になるように、前記導波路基板と前記マルチモード型光ファイバアレイの配置を調整して固定することを特徴とする請求項６又は８に記載したアレイ導波路型波長分波器の製造方法。
- 請求項５から１０に記載のいずれかのアレイ導波路型波長分波器において、マルチモード型出力チャネル導波路の断面形状が半弓状をなしていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器
- 請求項５から１０に記載のいずれかのアレイ導波路型波長分波器において、前記出力スラブ導波路との境界近傍における前記マルチモード型出力チャネル導波路のコアが、テーパ形状をなしていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器。
- 請求項５から１０に記載のいずれかのアレイ導波路型波長分波器において、前記マルチモード型出力チャネル導波路の導波路間が、光を遮断する材質で構成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器。
- 請求項５から１０に記載のいずれかのアレイ導波路型波長分波器において、前記マルチモード型出力チャネル導波路の導波路間に形成された溝に光を遮断する材質が充填されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器。
- 請求項５から１０に記載のいずれかのアレイ導波路型波長分波器において、前記マルチモード型出力チャネル導波路の導波路間に溝が形成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器。
- 請求項１６に記載のアレイ導波路型波長分波器において、溝の壁面の少なくとも一部が前記導波路基板の垂直面に対して角度をなしていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器。
- 請求項５から１０に記載のいずれかのアレイ導波路型波長分波器において、前記マルチモード型出力チャネル導波路の導波路間にダミーのチャネル導波路が形成されていることを特徴とするアレイ導波路型波長分波器。
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