JPH0453908A - 光合分波器及び光モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、波長多重伝送用の光合分波器、及び光合分波
器に発光素子、受光素子等を実装した光モジュールに関
するものである。

［従来の技術］ 光フアイバ通信における波長多重伝送技術Ｃよ通信シス
テムの経済化を図る上で重要である。

波長多重伝送において、光合分波器１発光素子、受光素
子、ピッグテールファイバ、及び電子回路を実装した波
長多重伝送用光モジュールは必須のデバイスである。

本出願人は、波長多重伝送用光モジュールとして第５図
に示す構成のものを提案している（井本。

他”導波路型光合分波罷”、日立電線、ＮＯ，０，８ｐ
ｐ、１９−２４．１９１３９　）　、これは、同一の基
板５０上に導波路構造の光合分波器５１．半導体レーザ
ＬＤ。

受光素子ＰＤ、及びピッグテールファイバ５２を実装し
たものであり、光合分波器５１の一端にピッグテールフ
ァイバ５２が、他端に半導体レーザＬＤ、受光素子ＰＤ
等が接続されて構成されている。また、基板５０上には
半導体レーザＬＤ、受光素子ＰＤを作動させるための電
子回路５３も実装されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、第５図に示す波長多重伝送用モジュルの構成
を現状技術で実現しようとすると、半導体レーザＬＤ及
び受光素子ＰＤをチップ状で実装しなければならない。

その場合には、モジュール全体を気密封止することによ
り上記チップの信頼性を高めることができる。しかし、
モジュール全体を気密封止する技術は現状ではまた実現
不可能である。また、半導体レーザＬＤと導波路の結合
効率を高めるためには少なくとも一個の収差の少ないレ
ンズを介して結合させる必要があるか、現状では導波路
上に上記機能を有するレンズをモノリンツクに形成する
ことは離しい。

そこで現状では、半導体レーザとレンズとをマウント上
に実装して気密封止した半導体レーザパッケージや、受
光素子とレンズとをマウント上に実装して気密封止した
受光素子パッケージを使わざるを得ない。ところが、こ
れらのパッケージの高さ２幅、及び長さはいずれも数ｍ
ｍ程度の長さである。

そのため、第６図に示すように、半導体レーザＬＤに接
続される導波路５４と、受光素子ＰＤに接続される導波
路５５との間隔２Ｇを、数ｍｍ以上にとらなければなら
ない、しかし、この間隙２Ｇを数ｍｍ以上にとると必然
的に曲線部の長さＢが長くなるため、第７図に示すよう
に、導波路の全長りが２０ｍｍ以上になって小形化が困
髭になるという問題がある。導波路の全長りが長くなる
と伝搬損失が増大するという問題点もある。

さらには、半導体レーザバラゲージと受光素子パッケー
ジとが近接して配置されることになるので、光学的及び
電気的な信号のまわりこみによる漏話（クロストーク）
が生じるという問題点も懸念される。特に、高速、広帯
域な信号伝送（〉数百Ｍ　ｂ　／　ｓ　）を行う場合に
は、漏話の発生が非常に問題になる。　本発明の目的は
、上記課題を解消し、小型で漏話の少ない波長多重伝送
用の光合分波器及び光モジュールを提供することにある
。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するなめ本発明は、基板上に形成された
クラッド層内に複数の興なった波長の光信号を合波９分
波、或いは合分波するための光合分波導波路が形成され
ている光合分波器において、上記光合分波導波路の少な
くとも一つの分波光出射部が略り字型の曲り導波路から
成り、その曲り導波路の屈曲部先端に導波方向に対して
略４５度の角度を有する反射端面が形成されていると共
にその反射端面か空気と接触するよう露出されているも
のである。

また、光合分波器は上記光合分波導波路が同一基板上に
複数個連結されて形成され、各光合分波導波路の少なく
とも一つの分波光出射部が上記曲り導波路から成るもの
でもよい。

また本発明は、基板上に形成されたクラッド層内に複数
の異なった波長の光信号を合波１分波。

或いは合分波するための光合分波導波路が形成され、そ
の光合分波導波路の分波後の光が取り出される各出射端
に発光素子、受光素子等が設けられている光モジュール
において、上記光合分波導波路の少なくとも一つの分波
光出射部が略り字形の曲り導波路から成り、その曲り導
波路の屈曲部先端に導波方向に対して略４５度の角度を
有する反射端面が形成されていると共にその反射端面が
空気と接触するよう露出されているものである。

［作用］ 光合分波器に入射した光信号は光合分波導波路で分枝さ
れてそれぞれの波長の分波光出射部側へ伝搬する。略り
字型の曲り導波路から成る分波光出射部へ伝搬した分波
光は他の波長の分波光に対して略９０度異なった方向に
出射されることになる。曲り導波路の屈曲部先端に上記
反射端面を形成し、その反射端面を空気と接触させるよ
う露出させることにより、分枝された光を反射端面で全
反射させてその伝搬方向を略９０度変えることができる
ので、曲り導波路を設けることによる伝搬損失が極めて
少なく抑えられる。

また、光合分波導波路が入射光中の波長成分の数に応じ
て複数個連結されて形成されることにより、入射光信号
はそれぞれの光合分波導波路で順次側々の波長の光信号
に分枝されて出射される。

従って、多数の波長成分から成る光信号を個々の波長の
光信号に分波することかできる。また、各光合分波導波
路の少なくとも一つの光信号出射部を略Ｉ−字型の曲り
導波路で構成することにより、分波光の出射端相互を十
分に離間させることができる。これにより、分波光の出
射端に発光素子受光素子等を設ける際、これらの素子を
互いに十分に離間させて配置することができる。

また、光モジュールは、上記光合分波器の分枝光の出射
端に発光素子、受光素子等が設けられて構成されるので
これらの素子を互いに十分に離間させて配置することが
できる。従って、光学的漏話及び電気的漏話を効果的に
防止することかできる。

［実施例］ 本発明の実施例について説明する。

第１図（ａ）は本発明の光合分波器の一実雄例を示す側
面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＩ−■線断面図で
ある。この光合分波器は、２つの興なった波長λ１．λ
２の入力光信号を分波する方向性結合型の光合分波導波
路７を基板１上に形成したものである。導波路は埋め込
み型で構成されている。すなわち、基板１上に形成され
た低屈折率ｎｃのクラッド層２内に高屈折率ｎｗ（）ｎ
ｃ）のコア導波路３及び４が埋め込まれて主に構成され
ている。クラッド層２の一組の対向する側面り、Ｒ間を
貫通させて設けられた直線状のコア導波路３は、上記波
長λ１及びλ２の光信号の入射端５を端面しに構成し、
分枝された一方の波長λ１の光信号の入射端６を端面Ｒ
に構成する。

直線状のコア導波路３に近接して形成されて上記光合分
波導波＃Ｉ７を構成するコア導波路４はその分波光出射
部１４が略り字型の曲り導波路１−１から成る８曲り導
波路１１は、上記入力端５及び出射端６が形成された端
面り、Ｒとは異なる端面りに他方の波長λ２の出射端８
を構成する１曲り導波路１１にはその屈曲部先端９が第
１図（ｂ）に示すように導波方向に対して略４５度の角
度に切り取られることにより反射端面１２が形成されて
いる。そしてクラッド層２には、反射端面１２を空気と
接触させるよう露出させるため、？１１１３が形成され
ている。

ここで、上記反射端面１２における全反射臨界角θｃ　
（＝２ｃｏｓ−’（ｎｗ／ｎ、））が９２．８度である
ので、これよりも曲り導波路１１の屈曲角度θが大きく
なるとこの屈曲部での伝搬損失が急激に増加する。従っ
て、上記向り導波路１１の屈曲角度θは９２．８度を越
えないようにして９０度に近い値に設定される。また、
上記溝１３は、例えばクラッド層２の上面よりフォトリ
ソグラフィ及びドライエツチングプロセスを用いて掘る
ことによって形成される。涌の深さｄはコア導波路が埋
め込まれている深さよりも深く掘り、必要によっては基
板１の中まで掘っていってもよい、湧１３の幅Ｇは少な
くとも数μｍを必要とし、幅Ｇが広いほど光伝搬効率は
良くなる。

尚、基板１にはＳｔ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の半導体、Ｓ
ｆＯ□、ＳｉＯ□に種々の添加物が添加されたもの、サ
ファイア等のガラス、或いはＬｉＮｂＯ５、ＬｉＴａ０
ｉ等の強誘電体、さらには磁性体等を用いてもよい。

次に、この光合分波器の動作原理について説明する。

直線状のコア導波Ｆ＃１３には２つの異なった波長λ１
．λ２の光信号が入射される。光信号は光合分波導波Ｆ
！？１７に入射し、ここで波長λ１の光信号と波長λ２
の光信号とに分波される。一方の波長λ１の光信号は直
線状のコア導波路３内を伝搬して端面Ｒ側の出射端６よ
り出射される。他方の波長λ２の光信号は曲り導波路１
１内を伝搬する。

この曲り導波路１１内の伝搬の際、光信号は屈曲部先端
９の反射端面１２で全反射され、進行方向が直線状のコ
ア導波路３内を伝搬する光信号の進行方向に対して略直
交する方向に変えられる。そして波長λ２の光信号は、
入射＠５や出射端６が形成された端面り、Ｒとは異なる
端面り側の出力端８より出射される。

このように光合分波導波路７の分波光出射部１４を略り
字型の曲り導波１１１１で構成することにより、導波路
の全長を長くすることなく夫々の分波光の出射端６，８
を適宜位置に形成することができる。これにより、光合
分波器の小型化、伝搬損失の低減化が達成できる。また
本実施例のように一方の波長λ１の光信号が出射される
側と他方の波長λ２の光信号が出射される側とを完全に
異ならせることにより、モジュール化する際に発光素子
と受光素子相互を十分に離間させて設けることかできる
ので、光学的漏話及び電気的漏話を効果的に防止するこ
とができる。

尚、第２図に示すように、波長λ１の光信号を伝搬させ
る方の分波光出射部１４が略り字型の曲り導波＃ＩＩ　
Ｉｔ″構成されてもよい。

第３図に示す光合分波器１７は、３つの異なった波長λ
２．λ２．及びλ１の入力光信号を分波すべく、同一基
板上に２つの方向性結合型の光合分波導波路７ａ、７ｂ
を互いに連結させて形成したものである。すなわち、基
板の対向する端面位置に入射端５並びに出射端６を有す
る一つの直線状コア導波路３の２１！ｉ所に、上記光合
分波Ｓ波路７ａ、７ｂを構成する２つのコア導波路４ａ
。

４ｂが夫々近接して形成されている。これら２つのコア
導波路４ａ、４ｂの分波光出射部１４ａ。

１４ｂは互いに逆向きのＦＩＩｉＬ字型の曲り導波路１
１ａ、ｌｌｂから成る。これにより、入射ｔＩＮ５並び
に出射端６が形成された端面り、Ｒとは異なる対向する
端面り、Ｕに分波光の出射端１５゜１６が形成されてい
る。また、曲り導波路１１ａ。

１１ｂの屈曲部先端９ａ、９ｂには導波方向に対して略
４５度の角度を有する反射端面１２ａ。

１２ｂが形成され、クラッド層２にはこれら反射端面１
２ａ、１２ｂを露出させるよう矩形状の渭１３ａ、１３
ｂが形成されている。入射＃ｉ５側の光合分波導波路７
ａは、一つの波長λ２の光を分波して曲り導波路１１ａ
ＰＩへ導き、波長λ１並びにλ３の光はそのまま通過さ
せるよう構成されている。出射端６側の光合分波導波路
７ｂは、波長λ、の光を分波して曲り導波路１１ｂ側へ
導き、波長λ１の光はそのまま通過させるよう構成され
ている。

コア導波路３に入射した３つの異なる波長λ１λ２．及
びλ、の光信号は先ず入射端５９１の光合分波導波路７
ａで２つに分波される。すなわち、これら３つの波長の
うち波長λ２の光信号は分波されて曲り導波路１１ａ側
へ導かれて端面りから出射され、残りの波長λ１並びに
λ、の光信号は光合分波導波ｉ７ｂ側へ導かれる。そし
て、波長λ１並びにλ、の光信号は、光合分波導波路７
ｂでさらに分波されて、波長λ、の光信号は曲り導波＃
？ｌ１ｌｂｆｌｌｌへ導かれて端面Ｕから出射され、波
長λｌの光信号はそのままコア導波路３内を伝搬して端
面Ｒから出射される。このように夫々の光合分波導波路
７ａ、７ｂの分波光出射部１４ａ。

１４ｂを略り字型の曲り導波Ｆ！＠ｌｌａ、１１ｂで構
成することにより、３つの出射端６，１５゜１６を個々
に異なる端面位置に形成することができる。

尚、波長間のアイソレーションを高く保つために、それ
ぞれの分波光の出射＠６．１５．１６に非希望波長の光
信号を抑圧する干渉膜フィルタを設けてもよい。また、
光合分波導波路７ａ、７ｂの分波光出射部１４ａ、１４
ｂを複数の屈曲部を有する曲り導波路で構成して、出射
端の位置を適宜変えるようにしてもよい。

第４図に本発明の光モジュールの一実施例を示す、この
光モジュールは、上述の第１図の光合分波器１０を用い
て構成した双方向伝送用光合分波器モジュールである。

すなわち、光モジュール１８は、光合分波器１０の端面
りの上記入射＠５に光ファイバ１９が、端面Ｒの上記出
射端６にレンズ付き半導体レーザー（発光素子）２０が
、端面りの上記出射端８に干渉膜フィルタ２１を備えた
受光素子２２が設けられて構成されている。尚、端面Ｒ
は、半導体レーザー２０の光信号がこの端面Ｒで反射さ
れて再び半導体レーザー２０に戻って来ないよう角度φ
だけ斜めに加工されている。

この角度φは１０度以下に設定される４、ｔな、干渉膜
フィルタ２１は波長λ２の光信号を通し、波長λ１の光
信号を遮断するためのものである。

半導体レーザー２０から発振された光信号（波長λ１）
は光合分波器１０のコア導波路３内に入射し、矢印Ａで
示す如く端面り側へ伝搬して光フアイバ１９内へ出射さ
れる。一方、光フアイバ１９内を伝搬してきた光信号（
波長λ２）は、入射端５よりコア導波Ｆ＃Ｉ３内に入射
し、光合分波導波＃Ｉ７で分枝されて曲り導波路１１内
を伝搬し、干渉膜フィルタ２１を通過して受光素子２２
内へ入射される。

このように半導体レーザー２ｏと受光素子２２の位置が
離れているので、光学的漏話及び電気的漏話の影響は小
さく抑えられる。また、光合分波導波路７の分枝光出射
部１４を略り字型の曲り導波＃＆１１で構成したことに
より、導波路の全長を長くすることなく半導体レーザ２
０と受光素子２２相互が十分に離間されて設けられるの
で、光モジュールを小型に作ることができる。尚、光モ
ジュールは、受光素子のみを実装した分波器モジュール
、発光素子のみを実装した合波器モジュールであっても
よい。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、小型で電気的及び光学的
漏話の少ない波長多重伝送用の光合分波器及び光モジュ
ールを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の光合分波器の一実施例を示す側
面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＩ−Ｉ線断面図、
第２図及び第３図は本発明の光合分波器の他の実施例を
示す図、第４図は本発明の光モジュールの一実施例を示
す図、第５図は波長多重伝送用光モジュールの従来例を
示す斜視図、第６図は光合分波器の従来例を示す図、第
７図は第６図の光合分波器を実現する場合の導波路の全
長と導波路間隔との関係の計算結果を示すグラフである
。 図中、１は基板、２はクラッド層、７．７ａ。 ７ｂは光合分波導波路、６．８は出射端、９゜９ａ、９
ｂは屈曲部先端、１ｏは光合分波器、１１、ｌｌａ、ｌ
ｌｂは曲り導波路、１２゜１２ａ、１２ｂは反射端面、
１４．１４ａ。 １４ｂは分波光出射部、１８は光モジュール、２０は発
光素子、２２は受光素子である。 特許出願人　　日立電線株式会社 代理人弁理士　　絹　谷　信　雄 第１図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に形成されたクラッド層内に複数の異なった
   波長の光信号を合波、分波、或いは合分波するための光
   合分波導波路が形成されている光合分波器において、上
   記光合分波導波路の少なくとも一つの分波光出射部が略
   Ｌ字型の曲り導波路から成り、該曲り導波路の屈曲部先
   端に導波方向に対して略４５度の角度を有する反射端面
   が形成されていると共に該反射端面が空気と接触するよ
   う露出されていることを特徴とする光合分波器。 ２、上記光合分波導波路が同一基板上に複数個連結して
   形成され、各光合分波導波路の少なくとも一つの光合光
   出射部が上記曲り導波路から成ることを特徴とする請求
   項１記載の光合分波器。 ３、基板上に形成されたクラッド層内に複数の異なった
   波長の光信号を合波、分波、或いは合分波するための光
   合分波導波路が形成され、該光合分波導波路の分波後の
   光が取り出される各出射端に発光素子、受光素子等が設
   けられている光モジュールにおいて、上記光合分波導波
   路の少なくとも一つの分波光出射部が略Ｌ字形の曲り導
   波路から成り、該曲り導波路の屈曲部先端に導波方向に
   対して略４５度の角度を有する反射端面が形成されてい
   ると共に該反射端面が空気と接触するよう露出されてい
   ることを特徴とする光モジュール。