KR100802883B1 - 광 분기기 - Google Patents

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고지 이시카와
노리히로 다지마
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Abstract

본 발명에 따른 광 분기기는, 광 분기부(22)에 있어서 2개의 출사 도파로(25－1, 25－2)로 분기하는 전단의 영역의 단면 형상이 종횡비가 다른 직사각형 또는 비원형으로서, 기판(10)의 면에 따른 길이가 기판의 면과 직교하는 방향의 길이보다 짧게 규정된 영역을 포함하고, 또한 출사 도파로의 출사단(23－1, 23－2)에 있어서의 단면 형상이 종횡비가 다른 직사각형 또는 비원형으로서, 상기 기판의 면에 따른 길이가 상기 기판의 면과 직교하는 방향의 길이보다 길게 규정된 종횡비가 다른 직사각형 또는 비원형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

광 분기기{OPTICAL BRANCHING UNIT}
본 발명은 광통신 등의 분야에 이용 가능하고, 입력단에 입력된 광을 복수의 출력단으로 출력하는 광 분기기에 관한 것이다.
광 도파로(optical waveguide)를 이용한 광 분기기에 있어서는, 광 특성, 특히 삽입 손실의 파장 균일성이 분기 목적지마다 변동하지 않는 것, 즉, 분기 목적지마다 손실의 파장 균일성이 대체로 같은 것이 바람직하다.
예컨대, 일본 공개 특허 공보 평4－172308호에는, 입사 도파로의 일부로서, 고차 모드가 컷오프이며, 또한 기저 모드의 등가 굴절률이 기판 내에 형성된 다른 도파로보다 낮은 도파로를 갖는 Y분기 광 회로가 개시되어 있다.
그러나, 일본 공개 특허 공보 평4－172308호에 개시된 제안에서도, 입사 도파로로 안내되는 광이 입사 도파로의 축선, 즉, 중심축에 대하여 벗어나 입사되는 경우에는, 분기 목적지마다의 파장 균일성이 변동한다. 또, 특히 단파장측에서 파장 특성이 저하된다.
또한, 광 분기기의 입사 도파로는, 예컨대, 광 파이버(optical fiber) 등에 접속되어, 그 광 파이버 내에서 전송되는 광 신호가 입력(입사)된다. 또, 많은 경우, 입력 도파로와 파이버는 접착제에 의해 고정되지만, 도파로와 파이버의 접착시 또는 접착제의 경화시에, 도파로 축선과 광 파이버 중심축의 어긋남(displacement)을 완전히 방지하는 것은 곤란하다.
본 발명의 목적은 기판 외부로부터의 광이 입사되는 입사 도파로와 기판 외부의 광 전달 부재의 사이에 어긋남이 발생한 경우라도, 광 분기기에 의해 광이 분기한 후에 분기 목적지의 출사단으로 출사되는 것을 저감 가능하고, 손실을 저감 가능하며, 출사측에서 높은 손실의 파장 균일성을 갖는 광 분기기를 제공하는 것이다.
본 발명은 광을 소정의 광 분기비로 분기하는 광 분기 구조를 유지하는 유지 기판과, 이 유지 기판의 외부에서 상기 광 분기 구조를 향해 입사되는 광을 상기 광 분기 구조로 안내하는 입사 도파로와, 상기 광 분기 구조를 거쳐 분기된 상기 광을, 상기 유지 기판과 독립하여 마련되는 광 도파 구조체로 출사 가능하게 안내하는 제 1 및 제 2 출사 도파로를 갖는 광 분기기로서, 상기 입사 도파로의 끝면(端面)(end-face)은 상기 광이 입사되는 방향과 직교하는 면 내에서, 상기 유지 기판에 따른 방향의 길이보다 상기 유지 기판에 수직인 방향의 길이, 즉, 높이가 크고, 상기 제 1 및 제 2 출사 도파로의 각각의 끝면은 상기 유지 기판에 따른 방향의 길이가 상기 유지 기판에 수직인 방향의 길이, 즉, 높이보다 크게 규정되어 있는 것을 특징으로 하는 광 분기기를 제공하는 것이다.
즉, 상술한 광 분기기에 의하면, 광 분기 구조를 유지하는 유지 기판의 외부에서 광 분기 구조에 광을 입사하는 입사 도파로와 유지 기판의 외부의 광 전달 구조의 사이에 어긋남이 발생한 경우에, 멀티 모드 성분이 분기 구조에 의해 분기된 후에 분기 목적지의 출사단으로 출사되는 것이 저감되는 동시에, 출사측에서 손실의 파장 균일성의 변동분이 보상된다. 이에 따라, 각 분기 목적지에서의 손실의 파장 균일성이 향상된다.
또한, 본 발명은 기판상에, 기판 외부에서 광이 입사되는 입사 도파로와, 입사 도파로에 입사된 광을 소정의 분기 비율로 분기하는 광 분기부와, 광 분기부에서 소정의 분기 비율로 분기된 각각의 광을 기판 외부로 출사하는 복수의 출사 도파로가 마련되어, 기판 외부에서 입사한 광을 소정의 분기 비율로 분기하여 기판 외부로 출사하는 광 분기기로서, 상기 입사 도파로와 상기 광 분기부 사이의 소정 위치의 단면(cross section) 형상이 종횡비가 다른 직사각형 또는 비원형(非圓形)으로서, 상기 기판의 면에 따른 길이가 상기 기판의 면과 직교하는 방향의 길이보다 짧게 규정된 영역을 포함하고, 또한 상기 각각의 출사 도파로의 출사단에서의 단면이, 종횡비가 다른 직사각형 또는 비원형으로서, 상기 기판의 면에 따른 길이가 상기 기판의 면과 직교하는 방향의 길이보다 길게 규정된 것을 특징으로 하는 광 분기기를 제공하는 것이다.
즉, 기판 외부에서 입사한 광을 소정의 분기 비율로 분기하여 기판 외부로 출사하는 광 분기기에 있어서는, 입사 도파로와 광 분기부 사이의 소정 위치의 단면이, 종횡비가 다른 직사각형 또는 비원형으로서, 기판의 면에 따른 길이가 기판의 면과 직교하는 방향의 길이보다 짧게 규정된 영역을 포함하고, 또한 각각의 출사 도파로의 출사단에서의 단면이, 종횡비가 다른 직사각형 또는 비원형으로서, 기판의 면에 따른 길이가 기판의 면과 직교하는 방향의 길이보다 길게 규정되어 있다. 따라서, 기판 외부로부터의 광이 입사되는 입사 도파로와 기판 외부의 광 전달 부재의 사이에 축 어긋남이 발생한 경우에, 멀티 모드 성분이 광 분기기에 의한 분기 후에 분기 목적지의 출사단으로 출사되는 것이 저감되는 동시에, 출사측에서 출사의 파장 균일성의 변동분이 보상된다. 이에 따라, 각 분기 목적지에서의 손실의 파장 균일성이 향상된다.
또한, 본 발명은 제 1 방향 및 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향에 의해 규정되는 면을 포함하는 기판과, 이 기판의 상기 면에 따라 마련되어, 상기 기판 외부에서 광이 입사되는 입사 도파로와, 상기 기판의 상기 면상의 소정 위치에 마련되어, 상기 기판 외부에서 입사되는 상기 광을 소정 비율로 분기하는 제 1 광 분기기와, 상기 기판의 면상의 소정의 위치에 마련되어, 상기 제 1 광 분기기에 의해 소정 비율로 분기된 광의 한쪽을 또한 소정 비율로 분기 가능한 제 2 광 분기기와, 상기 기판의 면상의 소정의 위치에 마련되어, 상기 제 1 광 분기기에 의해 소정 비율로 분기된 광의 다른 한쪽을 또한 소정 비율로 분기 가능한 제 3 광 분기기와, 상기 기판의 면상의 소정의 위치에 마련되어, 상기 제 2 및 제 3 광 분기기에서 상기 제 1 광 분기기에 대하여 출사측이 되는 위치에, 상기 제 2 및 제 3 광 분기기에 의해 분기된 광을, 상기 기판 외부로 출사 가능한 복수의 출사 도파로를 갖고, 상기 제 1 광 분기기와 상기 제 2 광 분기기를 잇는 광 도파로 부분 및 상기 제 1 광 분기기와 상기 제 3 광 분기기를 잇는 광 도파로 부분은, 적어도 일부에서 상기 기판의 면 방향과 직교하는 방향의 길이가 상기 면 방향에 따른 길이보다 길게 규정된 영역을 포함하도록 규정된 것을 특징으로 하는 광 분기기를 제공하는 것이다.
즉, 상술한 광 분기기는, 기판 외부에서 광이 입사되는 광 분기기와 복수로 분기된 광을 기판 외부로 출사 가능하게 마련된 복수의 출사 도파로의 사이에 마련되는 복수의 광 분기기를 잇는 광 도파로가, 기판의 면과 직교하는 방향의 길이가 면 방향에 따른 길이보다 길게 규정된 영역을 적어도 하나 포함한다. 복수 단(段)의 광 분기기가 직렬로 배열되어 있는 경우에, 광을 기판 외부로 출사하는 출사단으로 출사되는 광의 파장 균일성의 변동분이 보상 가능하다. 이에 따라, 각 분기 목적지에서의 손실의 파장 균일성이 향상되는 동시에, 분기기 전체에서의 손실도 저감된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 분기기의 일례를 설명하는 개략도,
도 2는 도 1에 나타낸 광 분기기를 평면(z축) 방향에서 본 상태를 나타내는 개략도,
도 3(a)는 도 1 및 도 2에 나타낸 광 분기기의 광 도파로 구조의 단면의 특징을 설명하는 개략도,
도 3(b)는 도 1 및 도 2에 나타낸 광 분기기의 광 도파로 구조의 단면의 특 징을 설명하는 개략도,
도 4는 도 1 및 도 2에 나타낸 광 분기기의 광 도파로 구조의 임의 위치의 어스펙트 비(aspect ratio)와 단면의 결합 손실의 관계를 설명하는 그래프,
도 5는 도 1 및 도 2에 나타낸 광 분기기의 광 도파로 구조의 임의 위치의 단면의 어스펙트 비와 출사측 포트의 상호간에 있어서의 손실의 크기가 변화되는 상태(파장 균일성의 변동)의 관계를 설명하는 그래프,
도 6은 도 4 및 도 5에 나타낸 어스펙트 비의 설정에 의해, 축 어긋남에 대한 파장 균일성의 변동을 저감 가능한 원리를 설명하는 그래프,
도 7은 도 1 및 도 2에 나타낸 광 분기기의 다른 실시예를 설명하는 개략도,
도 8은 도 7에 나타낸 광 분기기에 의해 얻어지는 과잉 손실의 변화를 설명하는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 분기기의 일례를 설명하는 개략도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 광 분기기(1)는, 산화 실리콘(SiO2) 등을 주성분으로 하는 기판(10)과, 기판(10)상에 소정 형상으로 패터닝되어 형성된 광 도파로 구조(20)를 갖는다. 또, 광 도파로 구조(20)의 주위는, 광 도파로 구조(20)를 코어로서 이용 가능하게 하기 위한 클래드층(30)으로서 기능하는 부재에 의해 덮여 있다. 또한, 코어 영역(광 도파로 구조(20))과 클래드 영역(클래드 층(30)) 사이의 비굴절률차는 0.45％이다.
광 도파로 구조(20)는, 광 파이버 또는 전단(前段)의 광 분기기 등의 도시하지 않은 광 전달 부재를 거쳐 공급되는 광(광 신호)이 입사되는 입사단(21), 입사단(21)에 입사된 광 신호를 제 1 및 제 2 비율로 분기하는 광 분기부(22), 광 분기부(22)를 거쳐 분기된 광 신호를 후단(後段)에 접속되는 도시하지 않은 싱글 모드 파이버 또는 후단의 광 분기기를 향해 안내하는 출력단(23－1, 23－2)을 포함한다. 이후, 입사단(21)과 광 분기부(22) 사이의 도파로 구조를 입사 도파로(24), 광 분기부(22)와 2개의 출사단(23－1, 23－2) 사이의 도파로 구조를 출사 도파로(25－1, 25－2)라 호칭한다.
광 도파로 구조(20)는, 기판(10)상에 소정 두께로 형성된 산화 실리콘을 주성분으로 하는 석영 유리를 패터닝함으로써 형성된다. 또한, 광 도파로 구조(20)는, 미리 소정 두께로 클래드 층(30)에 상당하는 부재를 퇴적시킨 후, 코어, 즉 광 도파로 구조(20)에 상당하는 부분에, 인(P), 티탄(Ti), 게르마늄(Ge) 또는 알루미늄(Al) 등을 도핑함으로써 형성 가능하다. 광 도파로 구조(20)는 또, 코어로서 이용 가능한 굴절률을 갖는 재료를 기판(10)의 전역에 소정 두께로 퇴적시킨 후, 클래드 층(30)에 대응하는 영역에 붕소(B)나 불소(F) 등을 도핑하여 굴절률을 선택적으로 저하시키는 것에 의해서도 형성할 수 있다. 또한, 광 도파로 구조(20)는, 열 팽창률이 약 3.5×10－6 이하인 임의의 성분을 포함하는 다성분 유리를 이용하거나, 코어(광 도파로 구조(20))에 대응하는 영역을, 주지의 이온 교환법에 의해 이온 교환하여 선택적으로 굴절률을 변화시키는 것에 의해서도 형성할 수 있다.
도 2는 도 1에 나타낸 광 분기기를 평면(z축) 방향에서 나타내고 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 광 분기부(22)는 그 제조 공정에 따라, 광 도파로 구조(20)로서 출력단(23－1, 23－2), 입력 도파로(24), 출력 도파로(25－1, 25－2) 등과 일체적으로 형성된다. 하지만, 광 분기부는, 기판(10)의 외부, 예컨대, 광 신호의 입력에 이용되는 도시하지 않은 광 파이버로부터의 광 신호 또는 입사 도파로(24)를 통한 전단의 광 분기기로부터의 광 신호가 공급되는 입력부(22A)와, 소정 비율로 분기된 광 신호를 2개의 출사 도파로(25－1, 25－2)로 입사하는 제 1 및 제 2 출력부(22－1, 22－2)로 구분된다.
광 분기부(22)의 출력부(22－1, 22－2)는 각각의 위치에 있어서의 단면, 즉 x－y 평면(광 도파로 구조(20)를 z축 방향으로부터 기판(10)에 투영한 상태)에 있어서, 기판(10)의 면 방향에 따른 방향인 폭 W22 －1 또는 W22 －2, 즉 y축 방향의 길이가, 대응하는 출력 도파로(25－1, 25－2)의 임의의 위치에 있어서의 y축 방향 길이인 폭 W25 －1 또는 W25 －2보다 좁게 규정되어 있다. 또, 출력부(22－1 또는 22－2)의 폭 W22 －1 또는 W22 －2는 입사 도파로(24) 및 광 분기기(22)의 입력부(22A)의 폭 WA와 같거나, 폭 WA보다 약간 좁게 규정되어 있다. 한편, 출력부(22－1, 22－2) 각각의 폭 W22 －1 및 W22 －2는 반드시 같을 필요는 없고, 폭 W22 －1 및 W22 －2 중 적어도 한쪽이 폭 WA와 같거나, 폭 WA보다 약간 좁게 형성되는 것만으로 좋다.
출력 도파로(25－1, 25－2)는 각각의 위치에 있어서의 단면, 즉 x－y 평면(광 도파로 구조(20)를 z축 방향으로부터 기판(10)에 투영한 상태)에 있어서, 연속한 곡선 또는 원호에 의해, 광 분기부(22)의 출력부(22－1, 22－2)와 광 도파로 구조(20)의 제 1 및 제 2 출력단(23－1, 23－2)을, 각각, 접속하는 형상을 갖는다.
입력부(22A)는 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 기판(10)의 면 방향에 따른 방향(y축 방향)의 길이가, 기판(10)의 면 방향과 직교하는 방향(z축 방향)의 길이, 즉 높이 h보다 짧게(좁게) 규정된 단면을 갖는다. 상세하게는, 입력부(22A)의 폭 WA는, 광 도파로 구조(20)의 기판(10)으로부터의 높이 h, 즉 코어로서 이용되는 층의 두께를 ‘1’이라고 할 때, 도 4를 참조하여 후에 설명하지만, 0.5∼0.8로 규정되는 폭(y축 방향 길이)으로 규정된다.
출사 도파로(25－1, 25－2)는 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 기판(10)의 면 방향에 따른 방향(y축 방향)의 길이 즉 폭보다 기판(10)의 면 방향과 직교하는 방향(z축 방향)의 길이가 짧게(즉, 높이 h가 낮게) 규정된 단면을 갖는다. 상세하게는, 출력 도파로(25－1, 25－2)의 적어도 한쪽의 y축 방향의 길이, 즉 단면 방향에서의 폭은, 광 도파로 구조(20)의 기판(10)으로부터의 높이 h, 즉 코어 영역으로서 이용되는 층의 두께(높이 h)를 ‘1’이라고 할 때, 도 4를 참조하여 후에 설명하지만, 1.0∼1.5로 규정되는 폭(y축 방향 길이) w1 또는 w2를 갖는다. 또, 폭 w1 또는 w2는 바람직하게는, 높이 h를 ‘1’이라고 할 때, 1.2∼1.5이다.
환언하면, 광 도파로 구조(20)는, 광 분기부(22)의 전단의 소정의 위치에 있어서, 광 도파로 구조(20) 내에서 광이 전파되는 방향(x축 방향)과 직교하는 방향에서 본 상태로, WA＜h가 되는 단면 형상으로 얻어지고 있다. 또한, 광 도파로 구조 중 광 분기부(22)에 의해 분기된 광이 출력단(23－1, 23－2)을 향해 x－y 평면을 따라 전파되는 방향과 직교하는 방향의 임의의 위치로부터 본 상태로, 적어도 w1>h 또는 w2>h가 되는 단면 형상이 얻어지고 있다. 또, w1 및 w2는 광 분기부(22)에 있어서의 분기 비율이 같은 경우, w1＝w2로 설정되는 것이 바람직하다.
도 4는 도 3(a) 및 도 3(b)에서 설명한 단면에 있어서의 높이(세로폭＝z축 방향 길이)에 대한 가로폭(y축 방향길이)의 비율, 즉, 어스펙트 비로 한 경우의, 입력부 및 출사 도파로의 형상의 특징과 광 도파로 구조에 있어서 발생하는 결합 손실의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4로부터, 광 도파로 또는 광 파이버 등의 손실 평가에 이용되는 단파장측의 규격값인 1310㎚(곡선 a) 및 장파장측의 규격값인 1550㎚(곡선 b)의 광의 각각에 관하여, 본 발명의 광 분기기를 이용하는 것에 의해 삽입 손실의 변동을 억제할 수 있는 것을 알 수 있다. 상세하게는, 분기부의 입사측(도 2에 있어서의 입력단(21))의 단면 형상의 어스펙트 비를 “1”보다 작게 설정함으로써 파장 1310㎚에서 삽인 손실이 증대한다. 반면, 출사측의 삽입 손실은 어스펙트 비를 “1”보다 크게 설정함으로써 저감된다.
삽입 손실(결합 손실)은 입사측의 손실과 출사측의 손실 및 코어 영역에 의한 손실을 포함하는 수치에 의해 평가되기 때문에, 도 4로부터, 삽입 손실의 변동이 저감되는 것을 알 수 있다. 마찬가지로, 파장 1550㎚인 광에 있어서는, 입사측의 삽입 손실과 출사측의 삽입 손실의 차가 파장 1310㎚인 광보다 작기 때문에, 결합 손실의 변동이 저감된다.
그런데, 입사측의 어스펙트 비를 “1”보다 작게 설정하는 경우는, 도 1 및 도 2에서 설명한 광 분기부(22), 즉 광 도파로 구조(20)로 입사하는 광을 전달하는 도시하지 않은 광 전달 부재인 광 파이버 또는 전단의 광 분기기의 축 어긋남을 고려할 필요가 발생한다.
도 5는 광 도파로 구조의 입사측 단면의 어스펙트 비를 변화시킴으로써, 출사측 포트의 상호간에 있어서, 손실의 크기가 변화되는 상태(파장 균일성의 변동)를 설명하는 그래프이다. 또, 도 5에 있어서, 실선의 곡선 A, B는, 도 3(a)에서 설명한 단면 형상이 WA＜h가 되는 입력부를 갖는 광 도파로 구조에 있어서, WA를 4㎛, h를 6㎛로 설정함으로써, 도시하지 않은 광 전달 부재의 중심축을 광 도파로 구조의 입사측의 축선에 대하여, 0.5㎛만 기판(10)(도 2 참조)의 면에 따라 편위시킨 경우에, 제 1 출사 도파로(25－1)(도 2 참조) 및 제 2 출사 도파로(25－2)(도 2 참조)의 손실의 파장 의존성을 나타내고 있다. 또한, 도 5에 있어서, 점선의 곡선 a, b는 단면 형상을, WA＝h＝6㎛로 하여, 도시하지 않은 광 전달 부재의 중심축을 광 도파로 구조의 입사측의 축선에 대하여, 0.5㎛만 기판의 면에 따라 편위시킨 입 력부를 갖는 비교예로서의 광 도파로 구조를 이용한 경우의 2개의 출사 도파로의 손실의 파장 의존성을 나타내고 있다.
도 5로부터 명백하듯이, 광 도파로 구조의 입사측의 단면의 어스펙트 비를 “1”보다 작게 설정함으로써, 손실의 평가에 이용되는 단파장측의 규격값인 1310㎚ 및 장파장측의 규격값인 1550㎚를 포함하는 1260∼1660㎚인 광에 관하여, 손실의 변동이 대폭 저감되는 것을 알 수 있다.
이것은, 도 4에서 전에 설명한 입사측의 어스펙트 비를 “1”보다 작게 설정하는 것과 마찬가지로, 파장 균일성을 향상시킬 수 있는 것을 나타내고 있다. 또한, 도시하지 않은 광 전달 부재의 중심축과 광 도파로 구조의 입사측의 축선 사이에 축 어긋남이 발생한 경우라도, 파장 균일성의 변동을 감소시킬 수 있는 것을 나타내고 있다.
또, 입사측의 어스펙트 비를 “1”보다 작게 설정하는(코어 단면을 세로 길이로 하는) 것에 의해, 파장 균일성의 변동이 감소되는 이유는, 축 어긋남에 의해 발생하는 멀티 모드 성분이 광 도파로 구조(코어 영역)를 통해 전파되는 사이에, 코어 영역에서 클래드 영역으로 투과되는(방사되는) 것에 의한다.
도 6은 도 4 및 도 5에서 설명한 광 도파로 구조의 입사측 단면의 어스펙트 비를 “1”보다 작게 설정하는 것이, 광 전달 부재의 중심축과 광 도파로 구조의 입사측의 축선 사이에 축 어긋남이 발생한 경우에, 파장 균일성의 변동을 저감 가능한 원리를 설명하는 그래프이다. 또, 도 6은 광 전달 부재(광 파이버)의 중심축과 광 도파로 구조의 입사측 축선을 기판의 면을 따라 0.5㎛만큼 편위시킨 상태로, 파장 1260∼1660㎜인 광을 입사했을 때에, 2개의 출사 도파로의 손실차의 최대값(곡선 a)과 삽입 손실의 최대값(곡선 b)을 구한 결과를 나타내고 있다.
도 6의 곡선 a에 의해 명백하듯이, 광 도파로 구조의 입사측 단면의 어스펙트 비를 “1”보다 작게 설정하는 것에 의해 균일성이 향상되는(손실차가 작아지는) 것을 알 수 있다. 그러나, 곡선 b에서, 어스펙트 비를 0.5보다 작게 설정하면, 손실이 급격히 증대하는 것을 알 수 있다. 따라서, 광 도파로 구조의 입사측의 단면의 어스펙트 비를 “1”보다 작게 설정하는 경우, 그 바람직한 범위는, 0.5∼0.8이다(0.8 이상인 경우, 균일성이 저하한다). 이것은 도 4에서 설명한 결합 손실의 변동을 저감할 수 있는 요인과도 일치한다.
따라서, 광 분기부의 입사측의 코어 부분(광 도파로 구조(20))에 있어서, 기판(10)의 면에 따른 방향의 길이(코어 부분의 폭)를 기판(10)의 면과 직교하는 방향의 길이(코어 부분의 높이)에 비교하여 어스펙트 비가 “1”보다 작아지도록, 단면 형상을 규정하는 것에 의해, 삽입 손실의 파장 균일성이 높고, 패키징에 있어서 축 어긋남이 발생한 경우라도, 파장 특성이 변동하기 어려운 광 분기기를 얻을 수 있다.
도 7은 도 1 및 도 2에 나타낸 광 분기기의 다른 실시예를 설명하는 개략도이다. 또, 도 7에 있어서는, 도 1 및 도 2에서 설명한 구성과 동일한 구성에는, 동일한 부호를 부여하여 상세한 설명을 생략한다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 광 분기기(101)는 기판(10)과, 기판(10)상에 형성된 광 도파로 구조(120)를 갖는다. 또, 광 도파로 구조(120)의 주위는, 도시하 지 않지만, 광 도파로 구조(120)를 코어로서 이용 가능하게 하기 위한 클래드 부재에 의해 덮여있다. 또한, 광 도파로 구조(120)는 도 1 및 도 2에서 설명한 광 도파로 구조(20)를 복수 접속한 구조이다.
따라서, 도 7에 나타내는 광 분기기(101)에 있어서의 광 도파로 구조(120)는 광 도파로 구조(120)로 입사하는 광을 전달하는 도시하지 않은 광 전달 부재인 광 파이버 또는 전단의 광 분기기측에서 본 상태(도 7에 있어서 좌측에서 우측으로 보는 상태)로, 입사단(21), 입사 도파로(24), 광 분기부(22), 광 분기부(22)에 의해 분기되고, 후단의 광 분기부(222)의 입사 도파로로서 기능하는 출사 도파로(25－1), 광 분기부(22)에 의해 분기된다. 후단의 광 분기부(322)의 입사 도파로로서 기능하는 출사 도파로(25－2), 각각의 출사 도파로에 접속된 광 분기부(222, 322) 및 2개의 분기부(222, 322)의 출사 도파로 α, β, γ, δ가 순서대로 배열된 구조이다.
또한, 도 7에 나타내는 광 분기기(101)에 있어서, 광 도파로 구조(120)의 기판(10)의 면 방향에 따른 방향(y축 방향)의 길이, 즉 코어로서 기능하는 부분의 폭은, 입사 도파로(24) 및 광 분기부(22)의 입력부(22A)에서 WA, 광 분기부(22)의 출력부(22－1, 22－2) 또는 그 근방에서 W22 －1 또는 W22 －2, 출력 도파로(25－1, 25－2) 또는 그 근방에서 W25 －1 또는 W25 －2, 광 분기부(222)의 입력부(222A) 또는 그 근방에서 W222A, 광 분기부(322)의 입력부(322A) 또는 그 근방에서 W322A, 광 분기부(222)의 출력부(222－1, 222－2) 또는 그 근방에서 W222 －1 또는 W222 －2, 광 분기부(322)의 출력부(322－1, 322－2) 또는 그 근방에서 W322 －1 또는 W322 －2, 출력 도파로(225－1, 225－2) 또는 그 근방에서 W225 －1 또는 W225 －2 및 출력 도파로(325－1, 325－2) 또는 그 근방에서 W325 －1 또는 W325 －2이다. 또, 광 도파로 구조(120)의 코어로서 기능하는 부분의 각각의 위치에 있어서의 폭을 비교하면, WA≒W22 －1 또는 WA≒W22－2, W22 －1＜W25 －1 또는 W22 －2＜W25 －2, W25 －1＞W222A 또는 W25 －2＞W322A, W222A≒W222 －1≒W222 －2 또는 W322A≒W322 －1≒W322 －2, W222 －1＜W225 －1 또는 W222 －2＜W225 －2, W322 －1＜W325 －1 또는 W322－2＜W325 －2이다.
도 8은 도 7에 있어서 제 1단째의 분기부(광 분기부(22))와 제 2단째의 분기부(광 분기부(222)(또는 322))를 잇는 경로 즉 출력 도파로(225－1)(또는 225－2)에 대하여, 곡선 b로 나타내는 것 같이, WA＝W25 －1(또는 WA＝W25 －2)로 한 경우와, 곡선 a로 나타내는 바와 같이, WA＜W25 －1(또는 WA＜W25 －2)로 한 경우에, 과잉 발생하는 손실인 과잉 손실의 크기를 비교한 결과이다(출력 도파로(225－1)(또는 225－2)측에, WA＝W222A(또는 W322A)로 규정된 폭이 다른 부분이 형성되어 있다).
도 8로부터 명백하듯이, WA＜W25 －1(또는 WA＜W25 －2), 또한 WA＝W222A(또는 W322A)로 한 경우, 즉, 제 1단째의 분기부와 제 2단째의 분기부를 잇는 경로, 즉 출력 도파로(225－1)(또는 225－2)의 적어도 일부에, 그 이외의 영역보다 폭이 넓은 구조 를 부여하는 것에 의해 장파장 대역에서의 과잉 손실이 감소되어, 도파로의 특성이 향상되는 것을 알 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 광 도파로 또는 광 파이버에 의해 공급되는 광을 분기하는 광 분기기의 삽입 손실의 파장 균일성이 향상된다. 또한, 분기기 전체의 손실이 감소된다. 또한, 광 분기기를 포함하는 광 전송로의 패키징(조립)시의 생산량이 향상된다.
또, 본 발명은 상기 각 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그 실시의 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형 또는 변경이 가능하다. 또한, 각 실시예는 가능한 한 적절히 조합하여 실시되더라도 좋다. 그 경우, 조합에 의한 효과를 얻을 수 있다.
삽입 손실의 파장 균일성이 높고, 패키징에 있어서 축 어긋남이 발생한 경우라도, 파장 특성을 균일하게 유지하고, 또한 손실을 감소시킬 수 있는 광 분기기를 제공한다.
본 발명에 의하면, 기판 외부로부터의 광이 입사되는 입사 도파로와 기판 외부의 광 전달 부재 사이에 축 어긋남이 발생한 경우에 발생하는 멀티 모드 성분이 분기 목적지의 출사단으로 출사되는 것이 저감되는 동시에, 출사측에서 손실의 파장 균일성의 변동분이 보상된다. 이에 따라, 각 분기 목적지에서의 손실의 파장 균일성이 향상된다. 또한, 분기기 전체의 손실이 감소된다. 또한, 광 분기기를 포함하는 광 전송로의 패키징(조립)시의 생산량이 향상된다.

Claims (7)

  1. 광을 소정의 광 분기비로 분기하는 광 분기 구조를 유지하는 유지 기판과,
    상기 유지 기판의 외부에서 상기 광 분기 구조를 향해 입사되는 광을 상기 광 분기 구조로 안내하는 입사 도파로와,
    상기 광 분기 구조를 거쳐 분기된 상기 광을, 상기 유지 기판과 독립하여 마련되는 광 도파 구조로 출사 가능하게 안내하는 제 1 및 제 2 출사 도파로
    를 갖는 광 분기기로서,
    상기 입사 도파로의 끝면(端面)(end-face)은, 상기 광이 입사되는 방향과 직교하는 면 내에서, 상기 유지 기판에 따른 방향의 길이보다 상기 유지 기판에 수직인 방향의 길이, 즉 높이가 크고, 상기 제 1 및 제 2 출사 도파로 각각의 끝면은, 상기 유지 기판에 따른 방향의 길이가 상기 유지 기판에 수직인 방향의 길이, 즉 높이보다 크게 규정되어 있는 것을 특징으로 하는
    광 분기기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입사 도파로 끝면의 상기 유지 기판에 따른 방향의 길이는, 상기 유지 기판에 수직인 방향의 길이를 “1”이라고 할 때, 0.5∼0.8인 것을 특징으로 하는
    광 분기기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 출사 도파로의 끝면에 있어서의 상기 유지 기판에 따른 방향의 길이는, 상기 유지 기판에 수직인 방향의 길이를 “1”이라고 할 때, 1.0∼1.5인 것을 특징으로 하는
    광 분기기.
  4. 기판상에, 기판 외부에서 광이 입사되는 입사 도파로와, 입사 도파로에 입사된 광을 소정의 분기 비율로 분기하는 광 분기부와, 광 분기부에서 소정의 분기 비율로 분기된 각각의 광을 기판 외부로 출사하는 복수의 출사 도파로가 마련되어, 기판 외부에서 입사한 광을 소정의 분기 비율로 분기하여 기판 외부로 출사하는 광 분기기로서,
    상기 입사 도파로와 상기 광 분기부 사이의 소정 위치의 단면(cross section) 형상은, 종횡비가 다른 직사각형 또는 비원형으로서, 상기 기판의 면에 따른 길이가 상기 기판의 면과 직교하는 방향의 길이보다 짧게 규정된 영역을 포함하고, 또한 상기 각각의 출사 도파로의 출사단에서의 단면은, 종횡비가 다른 직사각형 또는 비원형으로서, 상기 기판의 면에 따른 길이가 상기 기판의 면과 직교하는 방향의 길이보다 길게 규정된 것을 특징으로 하는
    광 분기기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 입사 도파로와 상기 광 분기부 사이의 소정 위치의 단면에 있어서, 상기 기판에 따른 방향의 길이는, 상기 기판에 수직인 방향의 길이를 “1”이라고 할 때, 0.5∼0.8인 것을 특징으로 하는
    광 분기기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 각각의 출사 도파로의 출사단에서의 상기 기판에 따른 방향의 길이는,
    상기 기판에 수직인 방향의 길이를 “1”이라고 할 때, 1.0∼1.5인 것을 특징으로 하는
    광 분기기.
  7. 제 1 방향 및 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향에 의해 규정되는 면을 포함하는 기판과,
    상기 기판의 상기 면을 따라 마련되어, 상기 기판 외부에서 광이 입사되는 입사 도파로와,
    상기 기판의 상기 면상의 소정 위치에 마련되어, 상기 기판 외부에서 입사되 는 상기 광을 소정 비율로 분기하는 제 1 광 분기기와,
    상기 기판의 면상의 소정의 위치에 마련되어, 상기 제 1 광 분기기에 의해 소정 비율로 분기된 광의 한쪽을 또한 소정 비율로 분기 가능한 제 2 광 분기기와,
    상기 기판의 면상의 소정의 위치에 마련되어, 상기 제 1 광 분기기에 의해 소정 비율로 분기된 광의 다른 한쪽을 또한 소정 비율로 분기 가능한 제 3 광 분기기와,
    상기 기판의 면상의 소정의 위치에 마련되어, 상기 제 2 및 제 3 광 분기기에서 상기 제 1 광 분기기에 대하여 출사측이 되는 위치에, 상기 제 2 및 제 3 광 분기기에 의해 분기된 광을, 상기 기판 외부로 출사 가능하게 마련된 복수의 출사 도파로
    를 갖고,
    상기 제 1 광 분기기와 상기 제 2 광 분기기를 잇는 광 도파로 부분 및 상기 제 1 광 분기기와 상기 제 3 광 분기기를 잇는 광 도파로 부분은, 적어도 일부에 상기 기판의 면 방향과 직교하는 방향의 길이가 상기 면 방향에 따른 길이보다 길게 규정된 영역을 포함하도록 규정된 것을 특징으로 하는
    광 분기기.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS63128304A (ja) * 1986-11-19 1988-05-31 Hitachi Ltd 光導波路およびその製造方法
EP0428951A2 (en) * 1989-11-15 1991-05-29 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Optical divider for multimode optical fiber systems
JPH04140701A (ja) * 1990-10-01 1992-05-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 導波路カプラおよびその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63128304A (ja) * 1986-11-19 1988-05-31 Hitachi Ltd 光導波路およびその製造方法
EP0428951A2 (en) * 1989-11-15 1991-05-29 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Optical divider for multimode optical fiber systems
JPH04140701A (ja) * 1990-10-01 1992-05-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 導波路カプラおよびその製造方法

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