WO2022168273A1 - 光合波器及び光合波方法 - Google Patents

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WO2022168273A1
WO2022168273A1 PCT/JP2021/004387 JP2021004387W WO2022168273A1 WO 2022168273 A1 WO2022168273 A1 WO 2022168273A1 JP 2021004387 W JP2021004387 W JP 2021004387W WO 2022168273 A1 WO2022168273 A1 WO 2022168273A1
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light
main
paths
incident
sub
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PCT/JP2021/004387
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English (en)
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慧 中尾
俊夫 勝山
祥治 山田
人志 樋口
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国立大学法人福井大学
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/125—Bends, branchings or intersections

Definitions

  • the present invention relates to an optical multiplexer and an optical multiplexing method.
  • Patent Literature 1 discloses an optical integrated circuit that projects laser beams corresponding to RGB colors in close proximity.
  • Patent Document 1 As described above, it is limited to proximity (multiplexing) of three colors of RGB. On the other hand, it is preferable if light of four colors (four kinds of wavelengths) or more can be combined.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional situation, and an object of the present invention is to provide an optical multiplexer and an optical multiplexing method capable of multiplexing light of four or more wavelengths.
  • the present invention is an optical multiplexer capable of multiplexing light of a plurality of wavelengths, comprising: a pair of main incident paths; a pair of main output paths; , and a main coupler that couples the light incident on the main incident path and outputs the light to the main output path, one of the main incident paths of the couplings is connected to the other of the couplings.
  • each of said main couplers having coupling characteristics different from at least one of said other main couplers.
  • the subunit includes a pair of sub entrance paths, a pair of sub exit paths, and the a sub-combiner configured to combine light incident on the sub-incident path and output to the sub-output path
  • the sub-incident path is configured to be connectable to the main output path
  • the sub-output path comprises: It is preferably configured to be connectable to the main incident path.
  • the sub entrance path is configured to be connectable to the sub exit path of the other subunit.
  • the sub exit path is configured to be connectable to the sub entrance path of the other subunit.
  • the reference unit has three coupling portions as one set, the other of the main output paths of the first coupling portion is connected to one of the main incident paths of the third coupling portion, One of the main output paths of two of the couplings is connected to the other of the main input paths of the third of the couplings, and the main coupler of the first of the couplings and the second of the couplings and the main coupler of the third coupling section preferably have different coupling characteristics.
  • one of the light with the longest wavelength and the light with the next longest wavelength among the light with the plurality of wavelengths incident on the reference unit is incident on one of the main incident paths of the first coupling section. and the remainder of either the light with the longest wavelength or the light with the next longest wavelength out of the light with the plurality of wavelengths incident on the reference unit on the other side of the main incident path of the second coupling section is preferably incident.
  • the main coupler of the first coupling section has a coupling characteristic of emitting light incident on one of the main incident paths of the first coupling section to the other main exit path
  • the main coupler of the second coupling section has a coupling characteristic of emitting light incident on one of the main incident paths of the second coupling section to one of the main exit paths
  • the main coupler of the third coupling portion has a coupling characteristic of emitting light incident on any of the main incident paths of the third coupling portion to any of the main exit paths.
  • One of the sub-output paths of the sub-unit is connected to the other main incident path of the first coupling section, and the other of the sub-output paths of the sub-unit is connected to the second coupling section. It is preferably connected to one of the main entrance paths.
  • the sub-combiners of the sub-units have a coupling characteristic of emitting light incident on a pair of the sub-incident paths to at least one of the sub-output paths.
  • the other of the sub entrance paths of the subunit is preferably connected to one of the sub exit paths of the other subunit.
  • one of the main exit paths of the third coupling portion is preferably connected to the other of the sub entrance paths of the other subunits.
  • the sub-combiners of the sub-units have a coupling characteristic of splitting at least one of the lights incident on the pair of sub-incidence paths to the pair of sub-output paths and outputting them.
  • the present invention also provides an optical multiplexing method for multiplexing lights of a plurality of wavelengths, wherein a part of a first light and a second light are combined and the light is output as a first combined light.
  • a first combined light output stage a second combined light output stage for combining another part of the first light and the third light and outputting the second combined light; and a third combined light output stage for combining the light from and outputting as third combined light, and a fourth combined light for combining the second combined light and the third combined light and outputting as fourth combined light. and an output stage.
  • ⁇ 1 is the wavelength of the first light
  • ⁇ 2 is the wavelength of the second light
  • ⁇ 3 is the wavelength of the third light
  • ⁇ 4 is the wavelength of the fourth light.
  • the present invention also provides an optical multiplexing method for multiplexing light of a plurality of wavelengths, comprising a step of connecting an output path of a coupling section capable of multiplexing at least two lights to an incident path of another coupling section. Regarding the wave method.
  • ⁇ 1 is the wavelength of the first light
  • ⁇ 2 is the wavelength of the second light
  • ⁇ 3 is the wavelength of the third light
  • ⁇ 4 is the wavelength of the fourth light.
  • an optical multiplexer and an optical multiplexing method capable of multiplexing light of four or more wavelengths.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the relationship between the coupling section of the optical multiplexer according to the first embodiment of the present invention and incident light; It is a schematic diagram showing the relationship between the coupling portion of the optical multiplexer of the first embodiment and the incident light.
  • 1 is a schematic diagram showing the configuration of an optical multiplexer according to a first embodiment
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the relationship between the wavelength of light incident on the optical multiplexer of the first embodiment and the coupling characteristics
  • FIG. 4 is a table showing wavelengths and multiplexing efficiencies of light incident on the optical multiplexer of the first embodiment
  • FIG. 4 is an image diagram showing a route through which first light incident on the optical multiplexer of the first embodiment has passed;
  • FIG. 4 is an image diagram showing a route through which second light incident on the optical multiplexer of the first embodiment has passed;
  • FIG. 5 is an image diagram showing a route through which third light incident on the optical multiplexer of the first embodiment has passed;
  • FIG. 4 is an image diagram showing a route through which a fourth light incident on the optical multiplexer of the first embodiment has passed; It is a schematic diagram showing the configuration of an optical multiplexer according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a table showing coupling characteristics with respect to wavelengths of light incident on the optical multiplexer of the second embodiment; 9 is a table showing wavelengths of light incident on the optical multiplexer of the second embodiment and multiplexing efficiency; It is a schematic diagram showing the configuration of an optical multiplexer according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a table showing coupling characteristics with respect to wavelengths of light incident on the optical multiplexer of the third embodiment;
  • FIG. 10 is a table showing wavelengths of light incident on the optical multiplexer of the third embodiment and multiplexing efficiency;
  • FIG. 1 the outline of the optical multiplexer 1 and the optical multiplexing method according to each embodiment will be described.
  • the optical multiplexer 1 is, for example, a device capable of multiplexing light of multiple wavelengths.
  • the optical multiplexer 1 is a device capable of multiplexing light with four or more different wavelengths.
  • the optical multiplexer 1 has a plurality of couplers 10 each having a pair of main incident paths 110 and 120, a pair of main exit paths 130 and 140, and a main coupler 150, for example, as shown in FIG.
  • the optical multiplexer 1 multiplexes light of multiple wavelengths using a combination of multiple coupling units 10 .
  • the optical multiplexer 1 has, for example, a structure in which a plurality of coupling sections 10 are combined.
  • the coupler 10 will be described as an example of a directional coupler. Anything else applies.
  • the coupling unit 10 is not necessarily limited to a directional coupler such as a multimode interference coupler other than a directional coupler, and light is incident from a pair of main incident paths 110 and 120 and Any type may be used as long as it is emitted from the emission paths 130 and 140 .
  • a directional coupler is a coupler having a structure in which two optical waveguides are closely arranged in parallel.
  • the light field leaked from the optical waveguide reaches the adjacent optical waveguide, and as the light propagates along the waveguide, the light is transferred to the adjacent waveguide or returns to the original waveguide again.
  • a multimode interference coupler consists of an optical waveguide (multimode optical waveguide) with a relatively wide width compared to the wavelength. It is a coupler that performs light switching by connecting a light input/output optical waveguide to an optical waveguide.
  • Multimode optical waveguides are not only simple wide optical waveguides, but also have various shapes, such as those composed of a plurality of optical waveguides, those whose waveguide widths change in the propagation direction, and the like.
  • Each of the pair of main incident paths 110 and 120 is a so-called waveguide.
  • the main entrance paths 110, 120 are preferably, for example, single mode waveguides or waveguides having the fundamental mode as the main component.
  • Each of the pair of main incident paths 110 and 120 functions as a transmission path for incident light.
  • the pair of main incident paths 110 and 120 approach each other from the incident port along the transmission direction so that the distance therebetween is small. It is approaching.
  • Each of the pair of main output paths 130, 140 is a so-called waveguide.
  • Each of the pair of main emission paths 130 and 140 functions as a transmission path for emitted light.
  • the pair of main output paths 130 and 140 are spaced apart so that the distance between them increases along the transmission direction toward the output port, and the most typical example is a shape that curves in a direction toward each other. are spaced apart.
  • the main coupler 150 is a multiplexer that actually multiplexes the light incident along the main incident paths 110 and 120 .
  • the main coupler 150 is disposed between the main incident paths 110 and 120 and the main exit paths 130 and 140, and couples the light incident on the main incident paths 110 and 120 and outputs the combined light to the main exit paths 130 and 140.
  • FIG. Main combiner 150 has predetermined coupling characteristics. For example, as shown in FIG. 1, the main coupler 150 has a coupling characteristic that substantially all of the light of a predetermined wavelength ⁇ that is incident on one main incident path 110 is emitted to the other main exit path 140.
  • the length (coupling length) of the main coupler 150 which is the coupling characteristic, is referred to as a "perfect coupling length" for a predetermined wavelength in this embodiment.
  • a perfect coupling length for a predetermined wavelength in this embodiment.
  • the length of the main coupler 150 is twice the complete coupling length, almost all of the light with a predetermined wavelength ⁇ incident on one main incident path 110 is It has a coupling characteristic of emitting to one main emission path 130 .
  • the light of wavelength ⁇ incident on one main incident path 110 is once transferred to the other main output path 140 and then to one main output path 130 in the main coupler 150 .
  • the light of the wavelength ⁇ that is incident on one main incident path 110 is once transferred to the other main exit path 140 in the main coupler 150 and then It is transmitted to the output path 130 and then to the other main output path 140 again.
  • the incident light exits from one or both of the pair of main exit paths 130 and 140 depending on the perfect coupling length determined by the wavelength ⁇ and the length of the main coupler 150 .
  • one main incident path 110 , 120 of the coupling section 10 is connected to the main exit paths 130 , 140 of the other coupling section 10 .
  • light incident on one coupling portion 10 is finally emitted from one main emission path 130 , 140 via one or a plurality of coupling portions 10 .
  • a reference unit 100 will be described in which three joints 10 are connected in a predetermined combination. Also, the connecting portion 10 that is detachably attached to the reference unit 100 will be described as a subunit 21 . In the following embodiments, by changing the connection combination of the subunits 21 with respect to the reference unit 100, light of various wavelengths can be multiplexed.
  • the optical multiplexer 1 includes a reference unit 100 and subunits 21, as shown in FIG.
  • the optical multiplexer 1 has four wavelengths: first light (wavelength ⁇ 1), second light (wavelength ⁇ 2), third light (wavelength ⁇ 3), and fourth light (wavelength ⁇ 4). combine light.
  • first light wavelength ⁇ 1
  • second light wavelength ⁇ 2
  • third light wavelength ⁇ 3
  • fourth light wavelength ⁇ 4
  • a reference unit 100 is a set of a plurality of connecting parts 10 .
  • the reference unit 100 is a set of three connecting parts 10, as shown in FIG.
  • the reference unit 100 includes a first coupling portion 11 , a second coupling portion 12 and a third coupling portion 13 .
  • the first coupling portion 11 is configured to allow the third light to enter one of the pair of main incident paths 111 and 121 .
  • the main coupler 151 of the first coupler 11 has a coupling characteristic of emitting the light incident on the main incident path 121 of the first coupler 11 to the other main exit path 141 .
  • the main coupler 151 of the first coupler 11 has a length of L/2, which is the complete coupling length of the third light, as shown in FIG.
  • L is the perfect coupling length for the wavelength ⁇ 2 of the second light.
  • the other of the main outgoing paths 131 and 141 of the first coupling portion 11 is connected to one of the main incident paths 113 and 123 of the third coupling portion 13, which will be described later.
  • the main input path 121 and the main input path 121 of the first coupling section 11 to which the third light is incident are located on the same side of the main coupler 151 as a boundary in the length direction.
  • a main exit path 141 arranged is connected to one main entrance path 113 of the third coupling portion 13 .
  • light having the second longest wavelength (third light in the present embodiment) of the light having the longest wavelength among the plurality of lights is emitted. is incident.
  • the second coupling portion 12 is configured to allow the fourth light to enter the other of the pair of main incident paths 112 and 122 .
  • the main coupler 152 of the second coupling section 12 has a coupling characteristic of emitting the light incident on the main incident paths 112 and 122 of the second coupling section 12 to one of the main exit paths 132 .
  • the main coupler 152 of the second coupler 12 has a length of L/3, which is the complete coupling length of the fourth light.
  • One main output path 132 of the second coupling portion 12 is connected to the other main incident path 123 of the third coupling portion 13, which will be described later.
  • the main output path arranged on the side opposite to the main input path 122 on which the fourth light is incident with respect to the length direction of the main coupler 152. 132 is connected to the other main entrance path 123 of the third coupling 13 . Note that the light having the longest wavelength (the fourth light in this embodiment) among the plurality of lights is incident on the other main incident path of the second coupling section 12 .
  • the third joint 13 is connected to the first joint 11 and the second joint 12 .
  • one main incident path 113 of the third coupling portion 13 is connected to the other main exit path 141 of the first coupling portion 11 .
  • the other main incident path 123 of the third coupling portion 13 is connected to one main exit path 132 of the second coupling portion 12 .
  • the main coupler 153 of the third coupling portion 13 has a coupling characteristic of emitting the light incident on the main incident paths 113 and 123 of the third coupling portion 13 to one main exit path 133 .
  • the main coupler 153 of the third coupler 13 has a length of L, which is the complete coupling length of the second light.
  • the subunit 21 is configured to be connectable to the reference unit 100.
  • the subunit 21 includes a pair of sub entrance paths 211 and 221 , a pair of sub exit paths 231 and 241 and a sub combiner 251 .
  • one subunit 21 is provided as shown in FIG.
  • the subunit 21 is coupled to the first coupling portion 11 and the second coupling portion 12 .
  • Each of the pair of sub incident paths 211 and 221 is a so-called waveguide.
  • Each of the pair of sub incident paths 211 and 221 functions as a transmission path for incident light.
  • each of the pair of sub incident paths 211 and 221 receives the first light and the second light.
  • the second light is incident on the first coupling portion 11 side with the length direction of the sub-coupler 251 as a boundary.
  • the first light is incident on the second coupling portion 12 side.
  • the sub exit paths 231 and 241 are configured to be connectable to the main entrance paths 121 and 112 .
  • the pair of sub-incident paths 211 and 221 approach each other from the entrance along the transmission direction so that the distance between them decreases, and the most typical example is a shape that curves in the direction of approaching each other. It is approaching.
  • Each of the pair of sub-output paths 231 and 241 is a so-called waveguide.
  • Each of the pair of sub emission paths 231 and 241 functions as a transmission path for emitted light.
  • the pair of sub-exit paths 231 and 241 are spaced apart so that the distance between them increases along the transmission direction toward the exit, and the most typical example is a shape that curves in a direction toward each other. are spaced apart.
  • the optical multiplexer 1 as described above operates as follows. First, the subunit 21 is combined with the reference unit 100 . Specifically, as shown in FIG. 3, sub A pair of sub exit paths 231, 241 of the unit 21 are coupled.
  • the first light (perfect coupling length 2L) and the second light (perfect coupling length L) are incident on each of the pair of sub incident paths of the subunit 21 .
  • the first light is incident on the other sub incident path 221 .
  • the second light is incident on one of the sub incident paths 211 .
  • the first light enters the sub-combiner 251 (coupling length L) from the other sub-incident path 221 .
  • the first light is split in the sub-combiner 251 and emitted to the sub-outgoing paths 231 and 241 . Thereby, the first light is branched and emitted to each of the pair of sub emission paths 231 and 241 .
  • the second light enters the sub-coupler 251 from one sub-incident path 211 .
  • the second light generally hops from one sub-input path 211 to the other sub-output path 241 at the sub-combiner 251 .
  • the second light is mostly emitted from the other sub-exit path 241 . That is, the first light having the divided light amount is emitted to one of the sub-emission paths 231 .
  • combined light of the first light having the divided light amount and the second light (hereinafter also referred to as first combined light) is emitted to the other sub-exit path 241 .
  • the third light (complete coupling length L/2) enters one main incident path 111 of the first coupling section 11 . Then, the first light emitted to one sub-emission path 231 enters the other main incident path 121 of the first coupling section 11 .
  • the third light enters the main coupler 151 (coupling length L/2) from one main incident path 111 . Also, the first light incident on the other main incident path 121 is incident on the main coupler 151 .
  • the third light generally hops from one main input path 111 to the other main output path 141 at the main coupler 151 . As a result, the third light is mostly emitted from the other main emission path 141 .
  • the first light is emitted to the other main emission path 141 without being transferred to one main emission path 131 .
  • combined light of the first light and the third light (hereinafter also referred to as second combined light) is emitted to the other main emission path 141 .
  • the fourth light (complete coupling length L/3) enters the other main incident path 122 of the second coupling portion 12 .
  • the first combined light (the first light and the second light) emitted to the other sub-emission path 241 enters the one main incident path 112 .
  • the fourth light enters the main coupler 152 (coupling length L/3) from the other main incident path 122 .
  • the first combined light enters the main coupler 152 from one of the main incident paths 112 .
  • the fourth light generally hops from the other main input path 122 to the one main output path 132 at the main coupler 152 . As a result, the fourth light is mostly emitted to one main emission path 132 .
  • the first combined light enters the main coupler 152 from one main incident path 112 .
  • the first combined light is emitted to one main emission path 132 without being transferred to the other main emission path 142 .
  • third combined light combined light of the fourth light and the first combined light
  • the second combined light enters one main incident path 113 of the third coupling section 13 from the other main output path 141 .
  • the third combined light enters from one main emission path 132 to the other main incident path 123 of the third coupling portion.
  • the second combined light enters the main coupler 153 (coupling length L) from one main incident path 113 .
  • the third combined light enters the main coupler 153 from the other main incident path 123 .
  • the first light contained in the second combined light and the third combined light are combined again into one light in the main coupler 153 . Then, the combined first light is emitted to one main emission path 133 .
  • the first light is branched into a pair of sub-output paths 231 and 241 in the sub-unit 21. At this time, the paths are output with a phase difference of 90°.
  • the first light enters the coupling portion 13 with a phase shift of 90°.
  • the first light propagates through the coupling section 13, and in the case of an optical coupler, when the phase difference between the even mode and the odd mode of the optical coupler is 90°, the first light is transmitted to one main output path 133 side. , and is emitted from one main emission path 133 .
  • the second light contained in the third combined light generally transfers from the other main incident path 123 to the one main exit path 133 in the main coupler 153 . Thereby, the second light is emitted from one main emission path 133 .
  • the third light contained in the second combined light hardly transfers from one main incident path 113 to the other main output path 143 , or even if it transfers in the main coupler 153 , the final It returns to the origin and is emitted to one main emission path 133 .
  • the fourth light contained in the third combined light generally transfers from the other main incident path 123 to the one main exit path 133 in the main coupler 153 . Thereby, the second light is emitted from one main emission path 133 . As described above, the first light, the second light, the third light, and the fourth light are combined and emitted from one main emission path 133 as the fourth combined light.
  • the optical combining method comprises a first combined optical output stage, a second combined optical output stage, a third combined optical output stage, and a fourth combined optical output stage.
  • the first combined light output stage a part of the first light and the second light are combined and output as the first combined light. Specifically, the first combined light is emitted light to the other sub emission path 241 of the subunit 21 . In addition, in the present embodiment, the first combined light output stage outputs another part of the first light to one of the sub-output paths 231 separately from the first combined light.
  • the second combined light output stage combines the other part of the first light and the third light and outputs it as the second combined light. Specifically, the second combined light output stage combines the first light and the third light emitted to one sub-exit path 231 and outputs the combined light as the second combined light. The second combined light becomes emitted light to the other main emission path 141 of the first coupling section 11 .
  • the third combined light output stage combines the first combined light and the fourth light and outputs the combined light as the third combined light.
  • the third combined light becomes emitted light to one main emission path 132 of the second coupling section 12 .
  • the fourth combined light output stage combines the output second combined light and third combined light to output as fourth combined light.
  • the fourth combined light is specifically emitted light to one main emission path 133 of the third coupling section 13 .
  • the fourth combined light is light obtained by combining four lights.
  • the first light enters from the other sub entrance path 221 and exits to a pair of sub exit paths 231 and 241, respectively.
  • the first light entered from the other main incident path 121 and exited from the other main exit path 141 at the first coupling portion 11 .
  • the first light was incident from one main incident path 112 and emitted from one main exit path 132 in the second coupling portion 12 .
  • the first light entered from the pair of main incident paths 113 and 123 at the third coupling portion 13 and exited from one of the main exit paths 133 .
  • the second light entered the sub unit 21 through one sub incident path 211 and exited through the other sub exit path 241 .
  • the second light entered from one main incident path 112 and exited from one main exit path 132 at the second coupling portion 12 .
  • the second light entered the third coupling portion 13 from the other main incident path 123 and exited from the one main exit path 133 .
  • the third light entered the first coupling portion 11 through one main incident path 111 and exited through the other main exit path 141 .
  • the third light entered from one main incident path 113 and exited from one main exit path 133 at the third coupling portion 13 .
  • the fourth light entered the second coupling section 12 from the other main incident path 122 and exited from the one sub exit path 132 .
  • the fourth light entered the third coupling portion 13 from the other main incident path 123 and exited from the one main exit path 133 .
  • the first light, the second light, the third light, and the fourth light are emitted from one main emission path 133 of the third coupling portion 13 .
  • An optical combiner 1 capable of combining light of a plurality of wavelengths, comprising a pair of main incident paths 110 and 120, a pair of main exit paths 130 and 140, main incident paths 110 and 120, and main exit and a main coupler 150 disposed between the paths 130 and 140, which couples the light incident on the main incident paths 110 and 120 and outputs the light to the main exit paths 130 and 140,
  • One main input path 110, 120 of the coupling section 10 is connected to the main output paths 130, 140 of the other coupling section 10, and each of the main couplers 150 is coupled differently from at least one of the other main couplers 150.
  • the lights combined through the plurality of coupling sections 10 can be collectively output to one of the main emission paths 130 and 140 of one of the coupling sections 10 . Therefore, four or more lights can be easily combined.
  • the optical multiplexer 1 that can flexibly cope with the input wavelengths.
  • the subunit 21 includes a pair of sub incident paths 211 and 221 and a pair of It has sub-outgoing paths 231 and 241, and a sub-combiner 251 that couples the lights incident on the sub-incident paths 211 and 221 and emits them to the sub-outgoing paths 231 and 241.
  • the sub-outgoing paths 231 and 241 are connected to the main It is configured to be connectable to incident paths 110 and 120 . Accordingly, by freely rearranging and connecting the subunits 21 to the reference unit 100, it is possible to appropriately control the emission positions of the incident light and the combined light. Therefore, flexibility of the optical multiplexer 1 can be improved.
  • the reference unit 100 has three joints 10 as one set, and the other of the main exit paths 131 and 141 of the first joint 11 is one of the main entrance paths 113 and 123 of the third joint 13. , one of the main output paths 132 and 142 of the second coupling section 12 is connected to the other of the main input paths 113 and 123 of the third coupling section 13, and the main coupler of the first coupling section 11 is connected to 151, the main coupler 152 of the second coupling section 12, and the main coupler 153 of the third coupling section 13 have different coupling characteristics.
  • the main coupler 151 of the first coupling section 11 couples light incident on one of the main incident paths 111 and 121 of the first coupling section 11 to the other of the main exit paths 131 and 141.
  • the main coupler 152 of the second coupling section 12 emits light incident on either of the main incident paths 112 and 122 of the second coupling section 12 to one of the main exit paths 132 and 142.
  • the main coupler 153 of the third coupling section 13 converts the light incident on either of the main incident paths 113 and 123 of the third coupling section 13 to either of the main output paths 133 and 133 .
  • 143 has a coupling characteristic. Thereby, the light emitted from the reference unit 100 can be collectively output to one of the main emission paths 133 and 143 of the third coupling section 13 .
  • One of the sub output paths 231 and 241 of the subunit 21 is connected to the other main input path 121 of the first coupling section 11, and the other sub output path 241 of the subunit 21 is connected to the second coupling It is connected to one main entrance path 112 of the section 12 .
  • the four incident lights can be suitably combined.
  • the sub-coupler 251 of the subunit 21 has a coupling characteristic of emitting the light incident on the pair of sub-incident paths 211 and 221 to at least one of the sub-output paths 231 and 241 . This allows the light incident on the subunits to be changed to a preferred state before entering the reference unit 100 .
  • the sub-coupler 251 of the sub-unit 21 has a coupling characteristic of splitting at least one of the light beams incident on the pair of sub-incident paths 211 and 221 to the pair of sub-output paths 231 and 241 for output.
  • An optical multiplexing method for multiplexing lights of a plurality of wavelengths wherein the first combined light is combined with a part of the first light and the second light to output the light as the first combined light.
  • a second combined light output stage for combining another part of the first light and the third light and outputting the second combined light; and a first combined light and the fourth light.
  • a third combined light output stage for combining the waves and outputting the third combined light; and a fourth combined light output stage for combining the second combined light and the third combined light and outputting the fourth combined light.
  • FIG. 10 to 12 an optical multiplexer 1 and an optical multiplexing method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 to 12.
  • FIG. 10 to 12 the same reference numerals are given to the same components as in the above-described embodiment, and the description thereof will be omitted or simplified.
  • the optical multiplexer 1 and the optical multiplexing method according to the second embodiment differ from those of the first embodiment in that five lights are multiplexed.
  • the optical multiplexer 1 and optical multiplexing method according to the second embodiment as shown in FIG. It differs from the first embodiment.
  • the wavelength of the first light is ⁇ 1
  • the wavelength of the second light is ⁇ 2
  • the wavelength of the third light is It differs from the first embodiment in that the wavelength of the fourth light is ⁇ 3, the wavelength of the fourth light is ⁇ 4, and the wavelength of the fifth light is ⁇ 5.
  • optical multiplexer 1 and the optical multiplexing method according to the second embodiment are different from the first embodiment in that the respective complete coupling lengths of light are 2L, L, L/2, L/3, and L/4. Different from the form. Also, the optical multiplexer 1 and the optical multiplexing method according to the second embodiment are different from those of the first embodiment in that ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 3 ⁇ 4 ⁇ 5.
  • the optical multiplexer 1 has a configuration in which a further subunit (hereinafter referred to as a second subunit 22) is connected to the optical multiplexer 1 of the first embodiment.
  • a further subunit hereinafter referred to as a second subunit 22
  • one sub-incident path 211 of the sub-unit of the first embodiment (hereinafter referred to as the first sub-unit 21) is connected to another sub-unit (second sub-unit). 22) is connected to the other sub-exit path 242 .
  • the other of the sub exit paths 232, 242 of the second subunit 22 is configured to be connectable to one of the sub entrance paths 211, 221 of the other subunit (first subunit 21).
  • the fifth light is incident on one main incident path 111 of the first coupling section 11 .
  • the fourth light is incident on the other main incident path 122 of the second coupling portion 12 .
  • the complete coupling length of the first coupling portion 11 is L/4
  • the complete coupling length of the second coupling portion 12 is L/3. It is different from the first embodiment in one point. That is, each of the first coupling portion 11 and the second coupling portion 12 has a complete coupling length of the fifth light and the fourth light directly input to the first coupling portion 11 and the second coupling portion 12.
  • the second subunit 22 has a subcombiner 252 of full coupling length L. That is, the second subunit 22 has the same configuration as the first subunit 21 .
  • a second light is incident on one sub incident path 212 of the second subunit 22 .
  • the third light is incident on the other sub incident path 222 of the second subunit 22 .
  • the first light is incident and emitted in the same manner as in the first embodiment.
  • the second light is emitted from the other sub emission path 242 in the second subunit 22 .
  • the subsequent flow of the second light is the same as in the first embodiment.
  • the third light is emitted from the other sub emission path 242 in the second subunit 22 .
  • the third light enters from one sub entrance path 211 and exits from one sub exit path 231 .
  • the third light enters from the other main incident path 121 of the first coupling section 11 and exits from the other main exit path 141 .
  • the third light enters from one main incident path 113 of the third coupling portion 13 and exits from one main exit path 133 .
  • the fourth light enters from the other main incident path 122 of the second coupling section 12 and exits from one main exit path 132 .
  • the fourth light enters from the other main incident path 123 of the third coupling portion 13 and exits from one main exit path 133 .
  • the fifth light enters from one main incident path 111 of the first coupling section 11 and exits from the other main exit path 141 .
  • the fifth light enters from one main incident path 113 of the third coupling section 13 and exits from one main exit path 133 .
  • the optical multiplexer 1 and the optical multiplexing method according to the present embodiment have the following effects.
  • One of the sub entrance paths 211 and 221 is configured to be connectable to the other of the sub exit paths 232 and 242 of the other subunit 22 . Accordingly, by combining a plurality of subunits 21, light of a plurality of wavelengths can be flexibly multiplexed.
  • FIG. 13 to 15 an optical multiplexer 1 and an optical multiplexing method according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 to 15.
  • FIG. 13 to 15 the same reference numerals are given to the same components as those of the above-described embodiment, and the description thereof will be omitted or simplified.
  • the optical multiplexer 1 and the optical multiplexing method according to the third embodiment differ from those of the first embodiment in that five lights are multiplexed.
  • the optical multiplexer 1 and optical multiplexing method according to the third embodiment as shown in FIG. It differs from the first embodiment.
  • the wavelength of the first light is ⁇ 1
  • the wavelength of the second light is ⁇ 2
  • the wavelength of the third light is It differs from the first embodiment in that the wavelength of the fourth light is ⁇ 3, the wavelength of the fourth light is ⁇ 4, and the wavelength of the fifth light is ⁇ 5.
  • the optical multiplexer 1 and the optical multiplexing method according to the third embodiment are the first and the first and the optical multiplexing method in that the respective complete coupling lengths of light are 2L, L, L/2, L/3, and L/6. It differs from the second embodiment. Also, the optical multiplexer 1 and the optical multiplexing method according to the third embodiment are different from those of the first embodiment in that ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 3 ⁇ 4 ⁇ 5. Further, in the optical multiplexer 1 and the optical multiplexing method according to the third embodiment, the other sub incident path 223 of the third subunit 23 is connected to one of the main output paths 133 and 134 of the third coupling section 13. It differs from the first and second embodiments in that the And it differs from the first embodiment in that the fifth light is incident on one of the sub incident paths 213 of the third subunit 23 . The third subunit 23 has a full bond length of L/6.
  • the third subunit 23 has a subcombiner with a full coupling length of L/6. A fifth light is incident on one sub incident path 213 of the third subunit 23 .
  • One main exit path 133 of the third coupling section 13 is connected to the other sub entrance path 223 of the third subunit 23 .
  • the relationship between the incidence and emission of the first to fourth lights is the same as in the first embodiment until they are emitted from one main emission path 133 of the third coupling section 13 .
  • the first to fourth lights are incident on the other sub entrance path 223 of the third subunit 23 and are emitted from the other sub exit path 243 .
  • the fifth light is incident on one sub incident path 213 of the third subunit and emitted from the other sub exit path 243 . Thereby, the first to fifth lights are combined.
  • the full coupling length is achieved by changing the lengths of the main coupler 150 and the sub coupler 251, but the present invention is not limited to this.
  • a full coupling length may be achieved by varying the spacing between the two waveguides.
  • the full coupling length may be achieved by changing the thickness of the waveguide.
  • the number of subunits 21 is not limited to one or two, and more subunits 21 may be used.
  • subunits 21 having various complete coupling lengths may be combined according to the wavelength of the input light.
  • the optical coupling method may include a step of connecting the output path of the coupling section 10 capable of combining at least two lights to the incident path of another coupling section 10 . Accordingly, various couplers can be flexibly coupled to combine light according to the number of lights to be combined and the wavelengths of the lights.

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Abstract

４種類以上の波長の光を合波することが可能な光合波器及び光合波方法を提供すること。 複数の波長の光を合波可能な光合波器１であって、一対のメイン入射路１１０，１２０と、一対のメイン出射路１３０，１４０と、メイン入射路１１０，１２０及びメイン出射路１３０，１４０との間に配置され、メイン入射路１１０，１２０に入射した光を結合してメイン出射路１３０，１４０に出射するメイン結合器１５０と、を有する複数の結合部１０を備え、結合部１０の１つのメイン入射路１１０，１２０は、他の結合部１０のメイン出射路１３０，１４０と連結され、メイン結合器１５０のそれぞれは、他のメイン結合器１５０の少なくとも１つと異なる結合特性を有する。

Description

光合波器及び光合波方法
　本発明は、光合波器及び光合波方法に関する。
　従来、レーザー光を二次元的に走査させることで使用者に画像を視認させるレーザーディスプレイが知られている。レーザーディスプレイにおいては、一般的にＲ（赤色）光源、Ｇ（緑色）光源、及びＢ（青色）光源から照射される３色の可視光が互いに近接されて、画像表示部に伝送される。画像表示部は、伝送された光を二次元的に走査することで、投影対象に映像を投影する。例えば、特許文献１には、ＲＧＢの各色に対応するレーザー光を近接させて投影する光集積回路が開示されている。
特開２０１９－３５８７６号公報
　ところで、特許文献１では、上記のように、ＲＧＢの３色の近接（合波）に限定される。これに対し、４色（４種類の波長）以上の光を合波することができれば好適である。
　本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、４種類以上の波長の光を合波することが可能な光合波器及び光合波方法を提供することを目的とする。
　本発明は、複数の波長の光を合波可能な光合波器であって、一対のメイン入射路と、一対のメイン出射路と、前記メイン入射路及び前記メイン出射路との間に配置され、前記メイン入射路に入射した光を結合して前記メイン出射路に出射するメイン結合器と、を有する複数の結合部を備え、前記結合部の１つの前記メイン入射路は、他の前記結合部の前記メイン出射路と連結され、前記メイン結合器のそれぞれは、他の前記メイン結合器の少なくとも１つと異なる結合特性を有する光合波器に関する。
　また、前記複数の結合部を一組とする基準ユニットと、前記基準ユニットに接続可能なサブユニットと、を備え、前記サブユニットは、一対のサブ入射路と、一対のサブ出射路と、前記サブ入射路に入射した光を結合して前記サブ出射路に出射するサブ結合器と、を有し、前記サブ入射路は、前記メイン出射路に接続可能に構成され、前記サブ出射路は、前記メイン入射路に接続可能に構成されるのが好ましい。
　また、前記サブ入射路は、他の前記サブユニットの前記サブ出射路に接続可能に構成されるのが好ましい。
　また、前記サブ出射路は、他の前記サブユニットの前記サブ入射路に接続可能に構成されるのが好ましい。
　また、前記基準ユニットは、３つの前記結合部を一組とし、第１の前記結合部の前記メイン出射路の他方は、第３の前記結合部の前記メイン入射路の一方に接続され、第２の前記結合部の前記メイン出射路の一方は、第３の前記結合部の前記メイン入射路の他方に接続され、第１の前記結合部の前記メイン結合器と、第２の前記結合部の前記メイン結合器と、第３の前記結合部の前記メイン結合器とは、異なる結合特性を有するのが好ましい。
　また、第１の前記結合部の前記メイン入射路の一方には、前記基準ユニットに入射する複数の波長の光のうち最も波長の長い光及び次に波長の長い光のうちのいずれかが入射され、第２の前記結合部の前記メイン入射路の他方には、前記基準ユニットに入射する複数の波長の光のうち最も波長の長い光及び次に波長の長い光のうちのいずれかの残りが入射されるのが好ましい。
　また、第１の前記結合部の前記メイン結合器は、第１の前記結合部の前記メイン入射路のいずれかに入射される光を他方の前記メイン出射路に出射する結合特性を有し、第２の前記結合部の前記メイン結合器は、第２の前記結合部の前記メイン入射路のいずれかに入射される光を一方の前記メイン出射路に出射する結合特性を有し、第３の前記結合部の前記メイン結合器は、第３の前記結合部の前記メイン入射路のいずれかに入射される光をいずれかの前記メイン出射路に出射する結合特性を有するのが好ましい。
　また、前記サブユニットの前記サブ出射路の一方は、第１の前記結合部の他方の前記メイン入射路に接続され、前記サブユニットの前記サブ出射路の他方は、第２の前記結合部の一方の前記メイン入射路に接続されるのが好ましい。
　また、前記サブユニットの前記サブ結合器は、一対の前記サブ入射路に入射された光を少なくとも一方の前記サブ出射路に出射する結合特性を有するのが好ましい。
　また、前記サブユニットの前記サブ入射路の他方は、他の前記サブユニットの前記サブ出射路の一方に接続されるのが好ましい。
　また、前記第３の結合部の前記メイン出射路の一方は、他の前記サブユニットの前記サブ入射路の他方に接続されるのが好ましい。
　また、前記サブユニットの前記サブ結合器は、一対の前記サブ入射路に入射された光のうち少なくともいずれかを一対の前記サブ出射路に分割して出射する結合特性を有するのが好ましい。
　また、本発明は、複数の波長の光を合波する光合波方法であって、第１の光の一部と第２の光とを合波して光を第１合波光として出力する第１合波光出力段階と、第１の光の他の一部と第３の光とを合波して第２合波光として出力する第２合波光出力段階と、前記第１合波光と第４の光とを合波して第３合波光として出力する第３合波光出力段階と、前記第２合波光と第３合波光とを合波して第４合波光として出力する第４合波光出力段階と、を備える光合波方法に関する。
　また、前記第１の光の波長をλ１、前記第２の光の波長をλ２、前記第３の光の波長をλ３、前記第４の光の波長をλ４として、λ１＜λ２＜λ３＜λ４であるのが好ましい。
　また、本発明は、複数の波長の光を合波する光合波方法であって、少なくとも２つの光を合波可能な結合部の出射路を他の結合部の入射路に接続段階を備える光合波方法に関する。
　また、前記第１の光の波長をλ１、前記第２の光の波長をλ２、前記第３の光の波長をλ３、前記第４の光の波長をλ４として、λ１＜λ２＜λ３＜λ４であるのが好ましい。
　本開示によれば、４種類以上の波長の光を合波することが可能な光合波器及び光合波方法を提供することができる。
本発明の第１実施形態に係る光合波器の結合部と入射される光との関係を示す概略図である。 第１実施形態の光合波器の結合部と入射される光との関係を示す概略図である。 第１実施形態の光合波器の構成を示す概略図である。 第１実施形態の光合波器の入射される光の波長と、結合特性との関係を示す概略図である。 第１実施形態の光合波器に入射される光の波長と合波効率とを示す表である。 第１実施形態の光合波器に入射される第１の光の通過したルートを示すイメージ図である。 第１実施形態の光合波器に入射される第２の光の通過したルートを示すイメージ図である。 第１実施形態の光合波器に入射される第３の光の通過したルートを示すイメージ図である。 第１の実施形態の光合波器に入射される第４の光の通過したルートを示すイメージ図である。 本発明の第２実施形態に係る光合波器の構成を示す概略図である。 第２実施形態の光合波器に入射される光の波長に対する結合特性を示す表である。 第２実施形態の光合波器に入射される光の波長と合波効率とを示す表である。 本発明の第３実施形態に係る光合波器の構成を示す概略図である。 第３実施形態の光合波器に入射される光の波長に対する結合特性を示す表である。 第３実施形態の光合波器に入射される光の波長と合波効率とを示す表である。
　以下、本発明の各実施形態に係る光合波器１及び光合波方法について、図１から図１５を参照して説明する。
　まず、各実施形態に係る光合波器１及び光合波方法の概要について説明する。
　光合波器１は、例えば、複数の波長の光を合波可能な装置である。特に、光合波器１は、４つ以上の波長の異なる光を合波可能な装置である。光合波器１は、例えば、図１に示すような、一対のメイン入射路１１０，１２０と、一対のメイン出射路１３０，１４０と、メイン結合器１５０とを有する結合部１０を複数有する。光合波器１は、複数の結合部１０の組み合わせを用いて、複数の波長の光を合波する。光合波器１は、例えば、複数の結合部１０を組み合わせた構造を有する。
　次に、結合部１０の構成について説明する。ここでは、結合部１０は、方向性結合器の場合を例に説明されるが、光を一対のメイン入射路から入射し、一対のメイン出射路から出射するものであれば、方向性結合器以外のどのようなものでも当てはまる。例えば、結合部１０は、方向性結合器以外の多モード干渉型結合器等必ずしも方向性結合器に限定されるものではなく、光を一対のメイン入射路１１０，１２０から入射し、一対のメイン出射路１３０，１４０から出射するものであればどのようなものであってもよい。方向性結合器とは、光導波路を２本接近して平行に配置した構造の結合器のことである。方向性結合器は、光導波路から漏れ出した光フィールドが隣の光導波路に達し、光が導波路に沿って伝搬するにつれて、隣の導波路に光が乗り移る、又は再度元の導波路に戻る現象を利用した光結合器である。
　また、多モード干渉型結合器は、波長に比べて比較的広い幅の光導波路（多モード光導波路）からなり、その中を伝搬する光のモード数が多いことを利用して、この多モード光導波路に光入出射光導波路をつなげて光のスイッチングを行う結合器である。多モード光導波路は、単純な幅広の光導波路だけでなく、複数の光導波路からなる場合や導波路幅が伝搬方向で変化するもの等、様々な形状のものが存在する。
　一対のメイン入射路１１０，１２０のそれぞれは、いわゆる導波路である。メイン入射路１１０，１２０は、例えば、単一モード導波路あるいは基本モードを主成分とする導波路であるのが好ましい。一対のメイン入射路１１０，１２０のそれぞれは、入射される光の伝送路として機能する。本実施形態において、一対のメイン入射路１１０，１２０は、入射口から伝送方向に沿って互いの間隔が小さくなるように接近し、もっとも代表的な例は、互いに近接する方向に湾曲する形状で接近するものである。
　一対のメイン出射路１３０，１４０のそれぞれは、いわゆる導波路である。一対のメイン出射路１３０，１４０のそれぞれは、出射される光の伝送路として機能する。本実施形態において、一対のメイン出射路１３０，１４０は、出射口に向かう伝送方向に沿って互いの間隔が大きくなるように離間し、もっとも代表的な例は、互いに近接する方向に湾曲する形状で離間するものである。
　メイン結合器１５０は、メイン入射路１１０，１２０に沿って入射された光を実際に合波する合波器である。メイン結合器１５０は、メイン入射路１１０，１２０及びメイン出射路１３０，１４０の間に配置され、メイン入射路１１０，１２０に入射した光を結合してメイン出射路１３０，１４０に出射する。メイン結合器１５０は、所定の結合特性を有する。メイン結合器１５０は、例えば、図１に示すように、所定の波長λの光について、一方のメイン入射路１１０に入射された光のほぼ全てについて、他方のメイン出射路１４０に出射する結合特性を有する。この結合特性となるメイン結合器１５０の長さ（結合長）について、本実施形態では所定の波長に対する「完全結合長」という。また、図２に示すように、メイン結合器１５０は、完全結合長の２倍の長さである場合に、一方のメイン入射路１１０に入射された所定の波長λの光のほぼ全てについて、一方のメイン出射路１３０に出射する結合特性を有する。なお、図２の場合、一方のメイン入射路１１０に入射された波長λの光は、メイン結合器１５０において、一旦、他方のメイン出射路１４０に移った後一方のメイン出射路１３０に移るように伝送される。メイン結合器１５０の長さが３Ｌである場合、一方のメイン入射路１１０に入射された波長λの光は、メイン結合器１５０において、一旦、他方のメイン出射路１４０に移った後一方のメイン出射路１３０に移り、再度他方のメイン出射路１４０に移るように伝送される。このように、入射された光は、波長λによって決まる完全結合長と、メイン結合器１５０の長さとによって、一対のメイン出射路１３０，１４０の両方又はいずれか一方から出射する。
　ここで、結合部１０の１つのメイン入射路１１０，１２０は、他の結合部１０のメイン出射路１３０，１４０と接続される。これにより、１つの結合部１０に入射された光は、１又は複数の結合部１０を経由して、最終的に、１つのメイン出射路１３０，１４０から出射される。
　以下の実施形態では、３つの結合部１０を所定の組み合わせで接続したものを基準ユニット１００として説明する。また、基準ユニット１００に着脱自在に構成される結合部１０をサブユニット２１として説明する。そして、以下の実施形態では、基準ユニット１００に対してサブユニット２１の接続の組み合わせを変更することにより、種々の波長の光を合波可能にする。
［第１実施形態］
　次に、本発明の第１実施形態に係る光合波器１及び光合波方法について、図１から図９を参照して説明する。
　光合波器１は、図３に示すように、基準ユニット１００と、サブユニット２１と、を備える。本実施形態において、光合波器１は、第１の光（波長λ１）、第２の光（波長λ２）、第３の光（波長λ３）、及び第４の光（波長λ４）の４つの光を合波する。ここで、４つの光の波長の関係は、λ１＜λ２＜λ３＜λ４である。また、以下の説明において、一対のメイン入射路１１０，１２０及び一対のメイン出射路１３０，１４０について、図３に示す光合波器１のうち、紙面上方側に位置する側を「一方」、紙面下方側に位置する側を「他方」として説明する。
　基準ユニット１００は、複数の結合部１０を一組とする。本実施形態において、基準ユニット１００は、図３に示すように、３つの結合部１０を一組とする。具体的には、基準ユニット１００は、第１の結合部１１と、第２の結合部１２と、第３の結合部１３と、を備える。
　第１の結合部１１は、一対のメイン入射路１１１，１２１の一方に、第３の光を入射可能に構成される。第１の結合部１１のメイン結合器１５１は、第１の結合部１１のメイン入射路１２１に入射される光を他方のメイン出射路１４１に出射する結合特性を有する。具体的には、第１の結合部１１のメイン結合器１５１は、図４に示すように、第３の光の完全結合長であるＬ／２の長さを有する。ここで、Ｌは、第２の光の波長λ２に対する完全結合長である。第１の結合部１１のメイン出射路１３１，１４１の他方は、後述する第３の結合部１３のメイン入射路１１３，１２３の一方に接続される。具体的には、メイン出射路１３１，１４１のうち、メイン結合器１５１の長さ方向を境にして、第３の光が入射される第１の結合部１１のメイン入射路１２１と同じ側に配置されるメイン出射路１４１が、第３の結合部１３の一方のメイン入射路１１３に接続される。なお、第１の結合部１１の一方のメイン入射路１１１には、複数の光のうち、最も波長の長い光よりも次に長い波長の長い光（本実施形態では、第３の光）が入射される。
　第２の結合部１２は、一対のメイン入射路１１２，１２２の他方に、第４の光を入射可能に構成される。第２の結合部１２のメイン結合器１５２は、第２の結合部１２のメイン入射路１１２，１２２に入射される光を一方のメイン出射路１３２に出射する結合特性を有する。具体的には、第２の結合部１２のメイン結合器１５２は、第４の光の完全結合長であるＬ／３の長さを有する。第２の結合部１２の一方のメイン出射路１３２は、後述する第３の結合部１３の他方のメイン入射路１２３に接続される。具体的には、メイン出射路１３２，１４２のうち、メイン結合器１５２の長さ方向を境にして、第４の光の入射されるメイン入射路１２２とは逆側に配置されるメイン出射路１３２が、第３の結合部１３の他方のメイン入射路１２３に接続される。なお、第２の結合部１２の他方のメイン入射路には、複数の光のうち、最も波長の長い波長の光（本実施形態では、第４の光）が入射される。
　第３の結合部１３は、第１の結合部１１及び第２の結合部１２と接続される。具体的には、第３の結合部１３の一方のメイン入射路１１３は、第１の結合部１１の他方のメイン出射路１４１に接続される。また、第３の結合部１３の他方のメイン入射路１２３は、第２の結合部１２の一方のメイン出射路１３２に接続される。第３の結合部１３のメイン結合器１５３は、第３の結合部１３のメイン入射路１１３，１２３に入射される光を一方のメイン出射路１３３に出射する結合特性を有する。具体的には、第３の結合部１３のメイン結合器１５３は、第２の光の完全結合長であるＬの長さを有する。
　サブユニット２１は、基準ユニット１００に接続可能に構成される。サブユニット２１は、一対のサブ入射路２１１，２２１と、一対のサブ出射路２３１，２４１と、サブ結合器２５１と、を備える。本実施形態において、サブユニット２１は、図３に示すように、１つ設けられる。また、本実施形態において、サブユニット２１は、第１の結合部１１及び第２の結合部１２に結合される。
　一対のサブ入射路２１１，２２１のそれぞれは、いわゆる導波路である。一対のサブ入射路２１１，２２１のそれぞれは、入射される光の伝送路として機能する。本実施形態において、一対のサブ入射路２１１，２２１のそれぞれは、第１の光と、第２の光とを入射する。具体的には、サブ結合器２５１の長さ方向を境にして、第１の結合部１１の側に、第２の光が入射される。また、第２の結合部１２の側に第１の光が入射される。本実施例において、サブ出射路２３１，２４１は、メイン入射路１２１，１１２に接続可能に構成される。本実施形態において、一対のサブ入射路２１１，２２１は、入射口から伝送方向に沿って互いの間隔が小さくなるように接近し、もっとも代表的な例は、互いに近接する方向に湾曲する形状で接近するものである。
　一対のサブ出射路２３１，２４１のそれぞれは、いわゆる導波路である。一対のサブ出射路２３１，２４１のそれぞれは、出射される光の伝送路として機能する。本実施形態において、一対のサブ出射路２３１，２４１は、出射口に向かう伝送方向に沿って互いの間隔が大きくなるように離間し、もっとも代表的な例は、互いに近接する方向に湾曲する形状で離間するものである。
　以上のような光合波器１は、以下のように動作する。
　まず、基準ユニット１００に対して、サブユニット２１が結合される。具体的には、図３に示すように、基準ユニット１００の第１の結合部１１の他方のメイン入射路１２１と、第２の結合部１２の一方のメイン入射路１１２とに対して、サブユニット２１の一対のサブ出射路２３１，２４１が結合される。
　次いで、サブユニット２１の一対のサブ入射路のそれぞれに、第１の光（完全結合長２Ｌ）と、第２の光（完全結合長Ｌ）とが入射される。具体的には、他方のサブ入射路２２１に、第１の光が入射される。そして、一方のサブ入射路２１１に、第２の光が入射される。第１の光は、他方のサブ入射路２２１からサブ結合器２５１（結合長Ｌ）に入射される。第１の光は、サブ結合器２５１において、サブ出射路２３１，２４１に分割されて出射される。これにより、第１の光は、一対のサブ出射路２３１，２４１のそれぞれに分岐して出射される。一方、第２の光は、一方のサブ入射路２１１からサブ結合器２５１に入射される。第２の光は、サブ結合器２５１において、一方のサブ入射路２１１から他方のサブ出射路２４１に概ね乗り移る。これにより、第２の光は、他方のサブ出射路２４１から概ね出射される。すなわち、一方のサブ出射路２３１には、分割された光量を有する第１の光が出射される。そして、他方のサブ出射路２４１には、分割された光量を有する第１の光と、第２の光との合波光（以下、第１合波光ともいう）が出射される。
　また、第３の光（完全結合長Ｌ／２）が第１の結合部１１の一方のメイン入射路１１１に入射される。そして、一方のサブ出射路２３１に出射された第１の光が第１の結合部１１の他方のメイン入射路１２１に入射される。第３の光は、一方のメイン入射路１１１からメイン結合器１５１（結合長Ｌ／２）に入射される。また、他方のメイン入射路１２１に入射された第１の光は、メイン結合器１５１に入射される。第３の光は、メイン結合器１５１において、一方のメイン入射路１１１から他方のメイン出射路１４１に概ね乗り移る。これにより、第３の光は、他方のメイン出射路１４１から概ね出射される。一方、第１の光は、メイン結合器１５１において、一方のメイン出射路１３１にほとんど乗り移りせずに、他方のメイン出射路１４１に出射される。これにより、他方のメイン出射路１４１には、第１の光と第３の光との合波光（以下、第２合波光ともいう）が出射される。
　また、第４の光（完全結合長Ｌ／３）が第２の結合部１２の他方のメイン入射路１２２に入射される。そして、他方のサブ出射路２４１に出射された第１合波光（第１の光及び第２の光）が一方のメイン入射路１１２に入射される。第４の光は、他方のメイン入射路１２２からメイン結合器１５２（結合長Ｌ／３）に入射される。また、第１合波光は、一方のメイン入射路１１２からメイン結合器１５２に入射される。第４の光は、メイン結合器１５２において、他方のメイン入射路１２２から一方のメイン出射路１３２に概ね乗り移る。これにより、第４の光は、一方のメイン出射路１３２に概ね出射される。一方、第１合波光は、一方のメイン入射路１１２からメイン結合器１５２に入射される。第１合波光は、メイン結合器１５２において、他方のメイン出射路１４２にほとんど乗り移りせずに、一方のメイン出射路１３２に出射される。これにより、一方のメイン出射路１３２には、第４の光と第１合波光との合波光（以下、第３合波光ともいう）が出射される。
　そして、第２合波光が他方のメイン出射路１４１から第３の結合部１３の一方のメイン入射路１１３に入射する。また、第３合波光が一方のメイン出射路１３２から第３結合部の他方のメイン入射路１２３に入射する。第２合波光は、一方のメイン入射路１１３からメイン結合器１５３（結合長Ｌ）に入射される。第３合波光は、他方のメイン入射路１２３からメイン結合器１５３に入射される。
　第２合波光及び第３合波光に含まれる第１の光は、メイン結合器１５３において１つの光に再度合波される。そして、合波された第１の光は、一方のメイン出射路１３３に出射される。ここで、第１の光は、サブユニット２１において一対のサブ出射路２３１，２４１に分岐されるが、このとき、それぞれは位相が９０°ずれて出射される。そして、第３の結合部１３において結合される際に、第１の光は、位相が９０°ずれたまま結合部１３に入射する。その結果、第１の光は、結合部１３を伝搬して、光結合器の場合、光結合器の偶モードと奇モードの位相差が９０°ずれたときに、一方のメイン出射路１３３側に乗り移り、一方のメイン出射路１３３から出射される。
　第３合波光に含まれる第２の光は、メイン結合器１５３において、他方のメイン入射路１２３から一方のメイン出射路１３３に概ね乗り移る。これにより、第２の光は、一方のメイン出射路１３３から出射される。
　第２合波光に含まれる第３の光は、メイン結合器１５３において、一方のメイン入射路１１３から他方のメイン出射路１４３にほとんど乗り移りせずに、あるいはメイン結合器１５３中で乗り移っても最終的には元に戻って、一方のメイン出射路１３３に出射される。
　第３合波光に含まれる第４の光は、メイン結合器１５３において、他方のメイン入射路１２３から一方のメイン出射路１３３に概ね乗り移る。これにより、第２の光は、一方のメイン出射路１３３から出射される。以上により、第１の光、第２の光、第３の光、及び第４の光が合波されて、第４合波光として一方のメイン出射路１３３から出射される。
　次に、光合波方法について説明する。
　光合波方法は、第１合波光出力段階と、第２合波光出力段階と、第３合波光出力段階と、第４合波光出力段階と、を備える。
　第１合波光出力段階は、第１の光の一部と、第２の光とを合波して第１合波光として出力する。第１合波光は、具体的には、サブユニット２１の他方のサブ出射路２４１への出射光である。なお、本実施形態において、第１合波光出力段階は、第１合波光とは別に、第１の光の他の一部について、一方のサブ出射路２３１に出射する。
　第２合波光出力段階は、第１の光の他の一部と第３の光とを合波して第２合波光として出力する。具体的には、第２合波光出力段階は、一方のサブ出射路２３１に出射された第１の光と、第３の光とを合波して第２合波光として出力する。第２合波光は、第１の結合部１１の他方のメイン出射路１４１への出射光となる。
　第３合波光出力段階は、第１合波光と第４の光とを合波して第３合波光として出力する。第３合波光は、第２の結合部１２の一方のメイン出射路１３２への出射光となる。
　第４合波光出力段階は、出力された第２合波光と第３合波光とを合波して第４合波光として出力する。第４合波光は、具体的には、第３の結合部１３の一方のメイン出射路１３３への出射光である。第４合波光は、４つの光が合波された光となる。
［実施例１］
　次に、本実施形態の実施例１を説明する。
　図５に示すように、λ１＝４５０ｎｍ、λ２＝５２０ｎｍ、λ３＝６３５ｎｍ、λ４＝７２０ｎｍとした。その結果、第３の結合部１３の一方のメイン出射路１３３から出射された合波光の合波効率について、λ１は９６．１％、λ２は９２．８％、λ３は９８．０％、λ４は９９．９％であった。
　その結果、第１の光は、図６に示すように、サブユニット２１において、他方のサブ入射路２２１から入射して、一対のサブ出射路２３１，２４１のそれぞれに出射する。その後、第１の光は、第１の結合部１１において、他方のメイン入射路１２１から入射して、他方のメイン出射路１４１から出射した。また、第１の光は、第２の結合部１２において、一方のメイン入射路１１２から入射して、一方のメイン出射路１３２から出射した。そして、第１の光は、第３の結合部１３において、一対のメイン入射路１１３，１２３から入射して、一方のメイン出射路１３３から出射した。
　第２の光は、図７に示すように、サブユニット２１において、一方のサブ入射路２１１から入射して、他方のサブ出射路２４１から出射した。第２の光は、第２の結合部１２において、一方のメイン入射路１１２から入射して、一方のメイン出射路１３２から出射した。第２の光は、第３の結合部１３において、他方のメイン入射路１２３から入射して、一方のメイン出射路１３３から出射した。
　第３の光は、図８に示すように、第１の結合部１１において、一方のメイン入射路１１１から入射して、他方のメイン出射路１４１から出射した。第３の光は、第３の結合部１３において、一方のメイン入射路１１３から入射して、一方のメイン出射路１３３から出射した。
　第４の光は、図９に示すように、第２の結合部１２において、他方のメイン入射路１２２から入射して、一方のサブ出射路１３２から出射した。第４の光は、第３の結合部１３において、他方のメイン入射路１２３から入射して、一方のメイン出射路１３３から出射した。
　これにより、第１の光、第２の光、第３の光、及び第４の光が第３の結合部１３の一方のメイン出射路１３３から出射することがわかった。
　以上、本実施形態に係る光合波器１及び光合波方法によれば、以下の効果を奏する。
（１）複数の波長の光を合波可能な光合波器１であって、一対のメイン入射路１１０，１２０と、一対のメイン出射路１３０，１４０と、メイン入射路１１０，１２０及びメイン出射路１３０，１４０との間に配置され、メイン入射路１１０，１２０に入射した光を結合してメイン出射路１３０，１４０に出射するメイン結合器１５０と、を有する複数の結合部１０を備え、結合部１０の１つのメイン入射路１１０，１２０は、他の結合部１０のメイン出射路１３０，１４０と連結され、メイン結合器１５０のそれぞれは、他のメイン結合器１５０の少なくとも１つと異なる結合特性を有する。これにより、複数の結合部１０を通して合波される光は、いずれかの結合部１０のメイン出射路１３０，１４０のいずれかにまとめて出力し得る。したがって、４つ以上の複数の光を容易に合波することができる。特に、複数の結合部１０の結合関係を変化させることにより、入力される波長に対して柔軟に対応可能な光合波器１を提供することができる。
（２）複数の結合部１０を一組とする基準ユニット１００と、基準ユニット１００に接続可能なサブユニット２１と、を備え、サブユニット２１は、一対のサブ入射路２１１，２２１と、一対のサブ出射路２３１，２４１と、サブ入射路２１１，２２１に入射した光を結合してサブ出射路２３１，２４１に出射するサブ結合器２５１と、を有し、サブ出射路２３１，２４１は、メイン入射路１１０，１２０に接続可能に構成される。これにより、基準ユニット１００に対してサブユニット２１を自由に組み替えて接続することにより、入射される光と合波された光の出射位置を適宜制御することができる。したがって、光合波器１の柔軟性を向上することができる。
（３）基準ユニット１００は、３つの結合部１０を一組とし、第１の結合部１１のメイン出射路１３１，１４１の他方は、第３の結合部１３のメイン入射路１１３，１２３の一方に接続され、第２の結合部１２のメイン出射路１３２，１４２の一方は、第３の結合部１３のメイン入射路１１３，１２３の他方に接続され、第１の結合部１１のメイン結合器１５１と、第２の結合部１２のメイン結合器１５２と、第３の結合部１３のメイン結合器１５３とは、異なる結合特性を有する。これにより、波長の異なる複数の光について、それぞれの結合部１０における出射位置をある程度限定することができる。したがって、基準ユニット１００を元に、複数のサブユニット２１を接続して調整することにより、様々な波長の光を合波することができる。
（４）第１の結合部１１のメイン結合器１５１は、第１の結合部１１のメイン入射路１１１，１２１のいずれかに入射される光をメイン出射路１３１，１４１の他方に出射する結合特性を有し、第２の結合部１２のメイン結合器１５２は、第２の結合部１２のメイン入射路１１２，１２２のいずれかに入射される光をメイン出射路１３２，１４２の一方に出射する結合特性を有し、第３の結合部１３のメイン結合器１５３は、第３の結合部１３のメイン入射路１１３，１２３のいずれかに入射される光をいずれかのメイン出射路１３３，１４３に出射する結合特性を有する。これにより、基準ユニット１００から出射される光を第３の結合部１３のメイン出射路１３３，１４３のいずれかにまとめて出力することができる。
（５）サブユニット２１のサブ出射路２３１，２４１の一方は、第１の結合部１１の他方のメイン入射路１２１に接続され、サブユニット２１の他方のサブ出射路２４１は、第２の結合部１２の一方のメイン入射路１１２に接続される。これにより、４つの入射される光を好適に合波することができる。
（６）サブユニット２１のサブ結合器２５１は、一対のサブ入射路２１１，２２１に入射された光を少なくとも一方のサブ出射路２３１，２４１に出射する結合特性を有する。これにより、サブユニットに入射された光について、基準ユニット１００に入射される前に、好ましい状態に変更することができる。
（７）サブユニット２１のサブ結合器２５１は、一対のサブ入射路２１１，２２１に入射された光の少なくともいずれかを一対のサブ出射路２３１，２４１に分割して出射する結合特性を有する。
 
（８）複数の波長の光を合波する光合波方法であって、第１の光の一部と第２の光とを合波して光を第１合波光として出力する第１合波光出力段階と、第１の光の他の一部と第３の光とを合波して第２合波光として出力する第２合波光出力段階と、第１合波光と第４の光とを合波して第３合波光として出力する第３合波光出力段階と、第２合波光と第３合波光とを合波して第４合波光として出力する第４合波光出力段階と、を備える。これにより、４以上の波長の光を容易に合波することができる。
（９）第１の光の波長をλ１、第２の光の波長をλ２、第３の光の波長をλ３、第４の光の波長をλ４として、λ１＜λ２＜λ３＜λ４である。これにより、４以上の波長の光を好適に合波することができる。
［第２実施形態］
　次に、本発明の第２実施形態に係る光合波器１及び光合波方法について、図１０から図１２を参照して説明する。第２実施形態の説明にあたって、前述の実施形態と同一の構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
　第２実施形態に係る光合波器１及び光合波方法は、５つの光を合波する点で第１実施形態と異なる。第２実施形態に係る光合波器１及び光合波方法は、図１０に示すように、１つの基準ユニット１００及び１つのサブユニット２１に対して、さらなるサブユニット２２を接続している点で、第１実施形態と異なる。
　また、第２実施形態に係る光合波器１及び光合波方法は、図１１に示すように、第１の光の波長をλ１、第２の光の波長をλ２、第３の光の波長をλ３、第４の光の波長をλ４、第５の光の波長をλ５とする点で第１実施形態と異なる。
　また、第２実施形態に係る光合波器１及び光合波方法は、それぞれの光の完全結合長が、２Ｌ、Ｌ、Ｌ／２、Ｌ／３、及びＬ／４である点で第１実施形態と異なる。また、第２実施形態に係る光合波器１及び光合波方法は、λ１＜λ２＜λ３＜λ４＜λ５である点で、第１実施形態と異なる。
　光合波器１は、図１０に示すように、第１の実施形態の光合波器１に対して、さらなるサブユニット（以下、第２のサブユニット２２とする）を接続した構成を有する。具体的には、光合波器１は、第１の実施形態のサブユニット（以下、第１のサブユニット２１とする）の一方のサブ入射路２１１に、他のサブユニット（第２のサブユニット２２）の他方のサブ出射路２４２を接続した構成を有する。換言すると、第２のサブユニット２２のサブ出射路２３２，２４２の他方は、他のサブユニット（第１のサブユニット２１）のサブ入射路２１１，２２１の一方に接続可能に構成される。また、第２実施形態に係る光合波器１及び光合波方法では、第１の結合部１１の一方のメイン入射路１１１に、第５の光が入射される。また、第２の結合部１２の他方のメイン入射路１２２に、第４の光が入射される。そして、第２実施形態に係る光合波器１及び光合波方法は、第１の結合部１１の完全結合長がＬ／４であり、第２の結合部１２の完全結合長がＬ／３である点で第１実施形態と異なる。すなわち、第１の結合部１１及び第２の結合部１２のそれぞれは、第１の結合部１１及び第２の結合部１２に直接入力される第５の光及び第４の光の完全結合長を有する。
　第２のサブユニット２２は、完全結合長Ｌのサブ結合器２５２を有する。すなわち、第２のサブユニット２２は、第１のサブユニット２１と同じ構成を有する。第２のサブユニット２２の一方のサブ入射路２１２には、第２の光が入射される。第２のサブユニット２２の他方のサブ入射路２２２には、第３の光が入射される。
　次に、本実施形態の光合波器１の動作を説明する。
　第１の光は、第１実施形態と同様に入射及び出射される。
　第２の光は、第２のサブユニット２２において、他方のサブ出射路２４２から出射する。第２の光に関するその後の流れは、第１の実施形態と同様である。
　第３の光は、第２のサブユニット２２において、他方のサブ出射路２４２から出射する。次いで、第３の光は、第１のサブユニット２１において、一方のサブ入射路２１１から入射して、一方のサブ出射路２３１から出射する。第３の光は、第１の結合部１１の他方のメイン入射路１２１から入射して、他方のメイン出射路１４１から出射する。第３の光は、第３の結合部１３の一方のメイン入射路１１３から入射して、一方のメイン出射路１３３から出射する。
　第４の光は、第２の結合部１２の他方のメイン入射路１２２から入射して、一方のメイン出射路１３２から出射する。第４の光は、第３の結合部１３の他方のメイン入射路１２３から入射して、一方のメイン出射路１３３から出射する。
　第５の光は、第１の結合部１１の一方のメイン入射路１１１から入射して、他方のメイン出射路１４１から出射する。第５の光は、第３の結合部１３の一方のメイン入射路１１３から入射して、一方のメイン出射路１３３から出射する。
［実施例２］
　図１２に示すように、λ１＝４５０ｎｍ、λ２＝５２０ｎｍ、λ３＝６３５ｎｍ、λ４＝７２０ｎｍ、λ５＝８４０ｎｍとした。その結果、合波効率は、それぞれ、９７．７％、９１．６％、８７．３％、９９．８％、９６．８％となり、良好に合波できていることがわかった。
　以上、本実施形態に係る光合波器１及び光合波方法によれば、以下の効果を奏する。
（１０）サブ入射路２１１，２２１の一方は、他のサブユニット２２のサブ出射路２３２，２４２の他方に接続可能に構成される。これにより、サブユニット２１を複数組み合わせることにより、複数の波長の光を柔軟に合波することができる。
［第３実施形態］
　次に、本発明の第３実施形態に係る光合波器１及び光合波方法について、図１３から図１５を参照して説明する。第３実施形態の説明にあたって、前述の実施形態と同一の構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
　第３実施形態に係る光合波器１及び光合波方法は、５つの光を合波する点で第１実施形態と異なる。第３実施形態に係る光合波器１及び光合波方法は、図１３に示すように、１つの基準ユニット１００及び１つのサブユニット２１に対して、さらなるサブユニット２３を接続している点で、第１実施形態と異なる。
　また、第３実施形態に係る光合波器１及び光合波方法は、図１４に示すように、第１の光の波長をλ１、第２の光の波長をλ２、第３の光の波長をλ３、第４の光の波長をλ４、第５の光の波長をλ５とする点で第１実施形態と異なる。
　また、第３実施形態に係る光合波器１及び光合波方法は、それぞれの光の完全結合長が、２Ｌ、Ｌ、Ｌ／２、Ｌ／３、及びＬ／６である点で第１及び第２実施形態と異なる。また、第３実施形態に係る光合波器１及び光合波方法は、λ１＜λ２＜λ３＜λ４＜λ５である点で、第１実施形態と異なる。また、第３実施形態に係る光合波器１及び光合波方法では、第３のサブユニット２３の他方のサブ入射路２２３が、第３の結合部１３のメイン出射路１３３，１３４の一方に接続される点で第１及び第２実施形態と異なる。そして、第３のサブユニット２３の一方のサブ入射路２１３に第５の光が入射される点で、第１実施形態と異なる。第３のサブユニット２３は、Ｌ／６となる完全結合長を有する。
　第３のサブユニット２３は、完全結合長Ｌ／６のサブ結合器を有する。第３のサブユニット２３の一方のサブ入射路２１３には、第５の光が入射される。また、第３のサブユニット２３の他方のサブ入射路２２３には、第３の結合部１３の一方のメイン出射路１３３が接続される。
　次に、本実施形態に係る光合波器１の動作を説明する。
　第１の光から第４の光の入射及び出射の関係は、第３の結合部１３の一方のメイン出射路１３３から出射されるまでは、第１の実施形態と同様である。第１の光から第４の光は、第３のサブユニット２３の他方のサブ入射路２２３に入射され、他方のサブ出射路２４３から出射される。
　第５の光は、第３のサブユニットの一方のサブ入射路２１３に入射され、他方のサブ出射路２４３から出射される。これにより、第１から第５の光は合波される。
［実施例３］
　図１５に示すように、λ１＝４５０ｎｍ、λ２＝５２０ｎｍ、λ３＝６３５ｎｍ、λ４＝７２０ｎｍ、λ５＝９６０ｎｍとした。その結果、合波効率は、それぞれ、９６．１％、９２．７％、９７．６％、９４．８％、９５．９％となり、良好に合波できていることがわかった。
　以上、本発明の光合波器及び光合波方法の好ましい各実施形態につき説明したが、本開示は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
　例えば、上記実施形態において、完全結合長は、メイン結合器１５０及びサブ結合器２５１の長さを変更することで実施されるとしたが、これに制限されない。完全結合長は、２つの導波路の間の間隔を変更することで実現されてもよい。また、完全結合長は、導波路の太さを変更することで実現されてもよい。
　また、上記実施形態において、サブユニット２１の数は１つ又は２つに限定されず、さらに多くのサブユニット２１が用いられてもよい。この場合、入力される光の波長に応じて、種々の完全結合長を有するサブユニット２１を組み合わせてもよい。
　また、上記実施形態において、光結合方法は、少なくとも２つの光を合波可能な結合部１０の出射路を他の結合部１０の入射路に接続段階を備えてもよい。これにより、合波する光の数及び光の波長に応じて、様々な結合器を柔軟に結合して光を合波することができる。
　１　光合波器
　１０　結合部
　１１　第１の結合部
　１２　第２の結合部
　１３　第３の結合部
　２１、２２、３４　サブユニット
　１００　基準ユニット
　１１０、１１１、１１２、１１３、１２０、１２１、１２２、１２３　メイン入射路
　１３０、１３１、１３２、１３３、１４０、１４１、１４２、１４３　メイン出射路
　１５０、１５１、１５２、１５３　メイン結合器
　２１１、２２１、２１２、２２２、２１３、２２３　サブ入射路
　２３１、２４１、２３２、２４２、２３３、２４３　サブ出射路
　２５１　サブ結合器

Claims (15)

  1. 　複数の波長の光を合波可能な光合波器であって、
    　一対のメイン入射路と、一対のメイン出射路と、前記メイン入射路及び前記メイン出射路との間に配置され、前記メイン入射路に入射した光を結合して前記メイン出射路に出射するメイン結合器と、を有する複数の結合部を備え、
    　前記結合部の１つの前記メイン入射路は、他の前記結合部の前記メイン出射路と連結され、
    　前記メイン結合器のそれぞれは、他の前記メイン結合器の少なくとも１つと異なる結合特性を有する光合波器。
  2. 　前記複数の結合部を一組とする基準ユニットと、
    　前記基準ユニットに接続可能なサブユニットと、
    を備え、
    　前記サブユニットは、
    　一対のサブ入射路と、
    　一対のサブ出射路と、
    　前記サブ入射路に入射した光を結合して前記サブ出射路に出射するサブ結合器と、
    を有し、
    　前記サブ入射路は、前記メイン出射路に接続可能に構成され、
    　前記サブ出射路は、前記メイン入射路に接続可能に構成される請求項１に記載の光合波器。
  3. 　前記サブ入射路は、他の前記サブユニットの前記サブ出射路に接続可能に構成される請求項２に記載の光合波器。
  4. 　前記サブ出射路は、他の前記サブユニットの前記サブ入射路に接続可能に構成される請求項２又は３に記載の光合波器。
  5. 　前記基準ユニットは、３つの前記結合部を一組とし、
    　第１の前記結合部の前記メイン出射路の他方は、第３の前記結合部の前記メイン入射路の一方に接続され、
    　第２の前記結合部の前記メイン出射路の一方は、第３の前記結合部の前記メイン入射路の他方に接続され、
    　第１の前記結合部の前記メイン結合器と、第２の前記結合部の前記メイン結合器と、第３の前記結合部の前記メイン結合器とは、異なる結合特性を有する請求項２又は３に記載の光合波器。
  6. 　第１の前記結合部の前記メイン入射路の一方には、前記基準ユニットに入射する複数の波長の光のうち最も波長の長い光及び次に波長の長い光のうちのいずれかが入射され、
    　第２の前記結合部の前記メイン入射路の他方には、前記基準ユニットに入射する複数の波長の光のうち最も波長の長い光及び次に波長の長い光のうちのいずれかの残りが入射される請求項５に記載の光合波器。
  7. 　第１の前記結合部の前記メイン結合器は、第１の前記結合部の前記メイン入射路のいずれかに入射される光を他方の前記メイン出射路に出射する結合特性を有し、
    　第２の前記結合部の前記メイン結合器は、第２の前記結合部の前記メイン入射路のいずれかに入射される光を一方の前記メイン出射路に出射する結合特性を有し、
    　第３の前記結合部の前記メイン結合器は、第３の前記結合部の前記メイン入射路のいずれかに入射される光をいずれかの前記メイン出射路に出射する結合特性を有する請求項５又は６に記載の光合波器。
  8. 　前記サブユニットの前記サブ出射路の一方は、第１の前記結合部の他方の前記メイン入射路に接続され、
    　前記サブユニットの前記サブ出射路の他方は、第２の前記結合部の一方の前記メイン入射路に接続される請求項５から７のいずれかに記載の光合波器。
  9. 　前記サブユニットの前記サブ結合器は、一対の前記サブ入射路に入射された光を少なくとも一方の前記サブ出射路に出射する結合特性を有する請求項５から７のいずれかに記載の光合波器。
  10. 　前記サブユニットの前記サブ入射路の他方は、他の前記サブユニットの前記サブ出射路の一方に接続される請求項８に記載の光合波器。
  11. 　第３の前記結合部の前記メイン出射路の一方は、他の前記サブユニットの前記サブ入射路の他方に接続される請求項８に記載の光合波器。
  12. 　前記サブユニットの前記サブ結合器は、一対の前記サブ入射路に入射された光のうち少なくともいずれかを一対の前記サブ出射路に分割して出射する結合特性を有する請求項２から８のいずれかに記載の光合波器。
  13. 　複数の波長の光を合波する光合波方法であって、
    　第１の光の一部と第２の光とを合波して光を第１合波光として出力する第１合波光出力段階と、
    　第１の光の他の一部と第３の光とを合波して第２合波光として出力する第２合波光出力段階と、
    　前記第１合波光と第４の光とを合波して第３合波光として出力する第３合波光出力段階と、
    　前記第２合波光と第３合波光とを合波して第４合波光として出力する第４合波光出力段階と、
    を備える光合波方法。
  14. 　前記第１の光の波長をλ１、前記第２の光の波長をλ２、前記第３の光の波長をλ３、前記第４の光の波長をλ４として、λ１＜λ２＜λ３＜λ４である請求項１３に記載の光合波方法。
  15. 　複数の波長の光を合波する光合波方法であって、
    　少なくとも２つの光を合波可能な結合部の出射路を他の結合部の入射路に接続段階を備える光合波方法。
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