JPH0973019A - 光合分波器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 確実な波長分離を可能としたプレーナ構造の
光合分波器を提供する。 【解決手段】 基板１の一端側に入力ポートＩＮ、他端
側に第１の出力ポートＯＵＴ１、基板１の入力ポートＩ
Ｎと同じ側の端部に第２の出力ポートＯＵＴ２が設けら
れ、基板１に入力ポートＩＮからの複数波長の光が入射
される入射用光導波路２と、その延長上にその導波光の
ある波長成分を第１の出力ポートＯＵＴ１に取り出す第
１の出射用光導波路３とが形成され、入射用光導波路２
と第１の出射用光導波路３の間にそれらの光軸と直交す
る方向から所定角度傾斜させて形成された溝に入射光導
波路２の導波光を波長に応じて反射および透過する干渉
フィルタ５が埋め込まれ、第２の出力ポートＯＵＴ２と
干渉フィルタ５の間に干渉フィルタ５での反射光成分を
取り出す第２の出射用光導波路４が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光導波路とその
基板に一体化された干渉フィルタとにより構成される光
合分波器に関する。

【０００２】

【従来の技術】波長多重の光通信システムにおいて、波
長多重された光信号を波長成分毎に分離したり、複数波
長の信号を合波する光合分波器は重要なデバイスであ
る。その様なデバイスとして従来、所定形状に加工した
ガラスブロック体を用いてその複数の面に干渉フィルタ
を取り付ける構造のものが提案されている（特公平７−
２１５７２号公報参照）。しかしこのデバイスは、三次
元構造となり、小型化が難しい。これに対して、入射用
光導波路と複数の出射用光導波路が形成された導波路基
板の端面に干渉フィルタを接合してほぼプレーナ構造と
した波長分波器も提案されている（特公平７−１５５２
６号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のプレーナ構造の
波長分波器は、入射用光導波路の導波光のうちある波長
成分は基板端面の干渉フィルタで反射されて第１の出射
用光導波路に結合され、干渉フィルタを透過した他の波
長成分は干渉フィルタの後方に配置されたスペーサの端
面で反射され、干渉フィルタを再び透過して第２の出射
用光導波路に導入されるように構成されている。即ち、
二つの出射用光導波路は、基板上に並行配置されて、導
波路基板の入力ポートと同じ側に二つの出力ポートが配
置される。

【０００４】しかしこの構成では、干渉フィルタを透過
した光ビームは、導波路モードではないからビーム径が
拡がり、スペーサ端面で反射されて第２の出射用光導波
路に結合する際に、第１の出射用光導波路にも漏れ成分
が結合される。従って確実な波長分離が難しい。干渉フ
ィルタの後方に配置されるスペーサを厚くすれば、２本
の出射用光導波路の間隔をよりあけることができるが、
この場合スペーサを往復する光ビームはより拡がるか
ら、漏れ成分の結合がなくならず、根本的解決にならな
い。

【０００５】この発明は、上記事情を考慮してなされた
もので、確実な波長分離を可能としたプレーナ構造の光
合分波器を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光合分波
器は、第１に、基板と、この基板に互いの端部が対向し
て一直線上に並ぶように埋め込み形成された第１および
第２の光導波路と、これら第１および第２の光導波路の
間の基板に両光導波路を結ぶ光軸と直交する方向から所
定角度傾斜させて埋め込み固定された、入射光を波長に
応じて反射および透過する干渉フィルタと、前記第１の
光導波路を前記干渉フィルタへの入射光経路としたとき
にその反射光経路となるように前記基板に埋め込み形成
された第３の光導波路とを備えたことを特徴としてい
る。

【０００７】この発明に係る光合分波器は、第２に、基
板と、この基板の端部に被着された、入射光を波長に応
じて反射および透過する干渉フィルタと、一端が前記干
渉フィルタに臨むように前記基板に埋め込み形成され前
記干渉フィルタと直交する方向から所定角度傾斜させて
配置された第１の光導波路と、この第１の光導波路を前
記干渉フィルタへの入射光経路としたときにその反射光
経路となるように前記基板に埋め込み形成された第２の
光導波路とを備えたことを特徴としている。

【０００８】この発明に係る光合分波器は、第３に、上
述した光合分波器において、前記光導波路の前記干渉フ
ィルタへの対向端部が前記干渉フィルタから所定量だけ
離れて配置されていることを特徴としている。

【０００９】この発明によると、干渉フィルタでの透過
経路を介して第１の光導波路と結合されると第２の光導
波路と、干渉フィルタにおいて第１の光導波路とは入射
光経路と反射光経路の関係となる第３の光導波路とが、
干渉フィルタを挟んで基板の反対側に配置される。従っ
て、波長分離された出力光の一方が他方に漏れ込んだ
り、波長多重すべき入力光が他の出力光に漏れ込むとい
うことはなく、確実に波長分離が行われる。

【００１０】この発明の第１の光合分波器においては、
例えば第１の光導波路を介して干渉フィルタに光を入射
させると、所定波長成分は干渉フィルタを直進透過して
第２の光導波路に結合され、他の波長成分は干渉フィル
タで反射されて第３の光導波路に結合される。このと
き、干渉フィルタが、第１の光導波路と第３の光導波路
の光軸の交差位置に正確に配置されれば、干渉フィルタ
での反射光は損失なく第３の光導波路に結合される。但
し、干渉フィルタの位置が僅かにずれると損失が生じ
る。

【００１１】上述の位置ズレに対しては、第３の光合分
波器が有効になる。即ち第３の光合分波器では、第１な
いし第３の光導波路の干渉フィルタへの対向端部が干渉
フィルタから所定量だけ離れて配置されるので、例えば
第１の光導波路に光を導入したとき、その導波光は出射
エッジから輻射されてクラッド層（基板）を伝搬しその
輻射光が干渉フィルタで波長分離されて第２，第３の光
導波路に結合されるようになっている。この様に第１の
光導波路から干渉フィルタを介して第３の光導波路への
伝搬光を導波路モードではなく輻射光とすることによ
り、モードフィールドが拡がるため、干渉フィルタの配
置に多少の位置ズレがあっても大きな損失になることな
く、第３の光導波路への結合が可能になる。しかも、第
２の光導波路は干渉フィルタに対して第３の光導波路と
反対側に位置しているので、上述したモードフィールド
の拡がりを利用しても、第３の光導波路に結合されるべ
き光が第２の光導波路に漏れ込むということはない。

【００１２】更に第２の光合分波器では、導波路基板の
端面に干渉フィルタが被着されるため、基板上に溝加工
を行って干渉フィルタを埋め込む場合に比べて、干渉フ
ィルタの反射面の位置決めは正確に行われ、反射光は損
失なく出射用導波路に結合できる。しかも、干渉フィル
タの透過光は、再度導波路基板に戻されることはなく、
第２の光導波路とは反対側の基板端面から取り出され、
例えばファイバ等に結合される。従ってやはり、透過光
成分の一部が反射光成分に混じり込むということはな
く、確実な波長分離が行われるだけでなく、第１の光合
分波器に比べて小型化が可能になる。干渉フィルタを基
板に埋め込むための精密加工工程が必要ない点も有利で
ある。なお、この光合分波器においても、第１及び第２
の光導波路の干渉フィルタへの対向端部を干渉フィルタ
から所定量だけ離して配置することにより、干渉フィル
タの位置ズレによる影響を低減することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施例を説明する。図１はこの発明の一実施例による
波長分離素子であり、（ａ）が平面図、（ｂ），（ｃ）
はそれぞれ（ａ）のＡ−Ａ′，Ｂ−Ｂ′断面図である。
また図２は斜視図である。

【００１４】この波長分離素子は、基板１の一端側に入
力ポートＩＮが設けられ、他端側に第１の出力ポートＯ
ＵＴ１が設けられ、基板１の入力ポートＩＮと同じ側の
端部に第２の出力ポートＯＵＴ２が設けられている。基
板１はこの実施例の場合、石英基板であって、その表面
に反応性イオンエッチングにより溝加工を行い、その溝
にガラスを埋め込んで、例えば８μm ×８μm の断面を
持つ光導波路２，３，４が形成されている。光導波路２
は、入力ポートＩＮから導入される複数波長成分を含む
光、例えば波長λ１（＝１．３０μm ）、λ２（＝１．
５５μm ）の波長多重信号光が入射される入射用光導波
路である。この入射用光導波路２の延長上にその導波光
のうち波長λ１の成分を第１の出力ポートＯＵＴ１に取
り出す第１の出射用光導波路３が入射用光導波路２と一
直線上に並んで形成されている。

【００１５】基板１の入射用光導波路２と第１の出射用
光導波路３の間には、それらの光軸と直交する方向から
所定角度θ（例えばθ＝８°）傾斜させて形成された約
２５μm の溝に、５０μm ×５０μm ×２５μm の干渉
フィルタ５が埋め込み固定されている。この干渉フィル
タ５は、入射光導波路２の導波光のうち、波長λ１の成
分は透過し、波長λ２の成分は反射するもので、例えば
図３に示すように、λ１とλ２の間にエッジ波長λ０を
有する誘電体多層膜フィルタからなる短波長透過フィル
タ（ＳＷＰＦ）である。そして基板１の第２の出力ポー
トＯＵＴ２と干渉フィルタ５の間には、干渉フィルタ５
での反射光成分、即ち波長λ２の成分光を取り出す第２
の出射用光導波路４が形成されている。即ち、入射用光
導波路２と第２の出射用光導波路４とは、２θの角度を
なして干渉フィルタ５の面で交差して、干渉フィルタ５
での入射光経路と反射光経路の関係を満たすように配置
されている。

【００１６】この波長分離素子では、入力ポートＩＮか
ら入射用光導波路２に導入されたλ１／λ２の波長多重
信号光は、干渉フィルタ５においてλ１成分はほぼ１０
０％近い透過率で透過して第１の出射光導波路３に結合
されて導波され、第１の出力ポートＯＵＴ１から取り出
される。またλ２成分は干渉フィルタ５においてほぼ１
００％の反射率で反射されて第２の出射光導波路４に結
合されて導波され、第２の出力ポートＯＵＴ２から取り
出される。従って波長分離された光の一方が戻されるこ
とはなく、確実な波長分離が行われる。

【００１７】この実施例の場合、干渉フィルタ５の反射
面は、入射光導波路２と第２の出射光導波路４の光軸が
交差する点に、０．５μm 程度以下の高精度で位置合わ
せされることが重要である。即ち、干渉フィルタ５の厚
みは２５μm であるのに対し、光導波路４の断面は８μ
m ×８μm と小さく、かつ光導波路２，３の光軸と直交
する方向に対する干渉フィルタ５の傾斜角度θは例えば
８°であるから、干渉フィルタ５の光軸方向の僅かな位
置ズレや設置角度誤差が生じると、反射光の一部が第２
の出射光導波路４に結合されずに損失となるからであ
る。

【００１８】図４は、上述した位置ズレの影響を低減し
た実施例の波長分離素子の平面図を、図１（ａ）に対応
させて示す。基本的な構成は先の実施例と同様であり、
先の実施例と対応する部分には先の実施例と同一符号を
付して詳細な説明は省く。この実施例では、入射光導波
路２の出射エッジ２１と干渉フィルタ５の間、第１の出
射光導波路３の入射エッジ３１と干渉フィルタ５の間、
第２の出射光導波路４の入射エッジ４１と干渉フィルタ
５の間にそれぞれ所定の間隙を設けている。光導波路
２，４と光導波路３の間の距離は、例えば４５〜５０μ
m 程度に設定する。

【００１９】この実施例の場合、入射光導波路２を導波
された光は、出射エッジ２１で基板１（即ち光導波路２
にとってはクラッド層）に輻射され、この輻射光が干渉
フィルタ５に入って透過および反射されて、第１，第２
の出射光導波路３，４のそれぞれ入射エッジ３１，４２
に結合される。導波路端面からの輻射によりモードフィ
ールドが拡がるから、入射エッジ３１，４１にはそれぞ
れ透過光、反射光の１００％の結合はない。しかし入射
エッジ３１，４１で光導波路３，４に結合されなかった
光もその進行の過程で基板１より屈折率の高い光導波路
３，４に徐々に移っていく。従って、図１の実施例と比
較すると、図１の実施例において干渉フィルタ５の位置
ズレがない場合に比べて損失は殆ど無視できる程度であ
り、位置ズレが生じたとしてもその影響が少なく、僅か
の位置ズレがあってもほぼ一定に近い透過光，反射光出
力が得られる。

【００２０】図５は、対向する導波路端面間の距離と両
者間での光の損失との関係を示すグラフである。なお、
図中Ｉは両導波路間がクラッド材料で満たされている場
合、同じくIIは両導波路間が空気である場合をそれぞれ
示している。この図から明らかなように、両導波路間が
クラッド材料で満たされている場合には、モードフィー
ルドの広がりが小さくなるため、両者の間隔が７０μｍ
離れていても、その損失は０．１ｄＢ程度であり、殆ど
損失のない接続が可能になる。また、干渉フィルタ５の
傾斜角度θは、干渉フィルタ５での反射光が入力ポート
側に戻らないような角度、例えば８°又はそれ以上に設
定すればよい。しかし、あまり角度をつけすぎると、波
束の反射が空間的に異なった場所で行われ、波束形状が
変わってしまうため、好ましくは８°〜１０°に設定す
る。

【００２１】図６は、この発明の更に別の実施例の波長
分離素子を示す平面図である。先の実施例と対応する部
分には先の実施例と同一符号を付してある。この実施例
においては、基板１の入力ポートＩＮ側端部から第１の
出力ポートＯＵＴ１側端部までを横切るように入射用光
導波路２が形成されている。そして、基板１の第１の出
力ポートＯＵＴ１側端面は入射用光導波路２と直交する
方向から所定角度傾斜させており、この端面に入射用光
導波路２の導波光のうちλ１の波長成分を透過して第１
の出力ポートＯＵＴ１に取り出す干渉フィルタ５が被着
されている。基板１の第２の出力ポートＯＵＴ２と干渉
フィルタ５の間には先の実施例と同様に、干渉フィルタ
５でのλ２の反射光成分を取り出す出射用光導波路４が
形成されている。即ち、先の各実施例における第１の出
射用導波路３はこの実施例では省略されている。

【００２２】この実施例においても、二つの出力ポート
ＯＵＴ１，ＯＵＴ２が基板の対向する端面に配置され
て、干渉フィルタ５で分離された光成分の一方が他方に
混入するということはない。干渉フィルタ５は基板１の
端面に被着されるから、図１の実施例の場合に生じる位
置ズレはない。また出射光導波路が一つ少なくなり、素
子全体がより小型になる。また、この形態の波長分離素
子においても、図７に示すように、導波路２，４の端面
２１，４１を干渉フィルタ５から所定量だれ離すように
すれば、干渉フィルタ５に位置ズレが発生してもその影
響を低減することができる。

【００２３】なお実施例では、干渉フィルタとしてある
エッジ波長より短波長成分を透過するＳＷＰＦを用いた
が、あるエッジ波長より長波長成分を透過する長波長透
過フィルタ（ＬＷＰＦ）を用いることも可能である。ま
た光導波路構造は、石英基板にガラス層による光導波路
を設けたものに限らず、ガラス基板にＺｎＳ導波路を設
けたもの、ＧａＡｓ基板ＡｌＧａＡｓ導波路を設けたも
の等、他の材料系を用いることができる。また実施例で
は、基板に形成された光導波路の表面は空気に接する開
放面としているが、光導波路上にクラッド層を設けた構
造としても良い。更に、実施例では分波器を説明した
が、光導波路３，４をそれぞれ波長λ１，λ２の入射用
導波路とし、光導波路２を出射用導波路として、合波器
として用いる場合もこの発明は有効である。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、干
渉フィルタでの透過経路を介して第１の光導波路と結合
されると第２の光導波路と、干渉フィルタにおいて第１
の光導波路とは入射光経路と反射光経路の関係となる第
３の光導波路とが、干渉フィルタを挟んで基板の反対側
に配置されて、波長分離された出力光の一方が他方に漏
れ込んだり、波長多重すべき入力光が他の出力光に漏れ
込むということはなく、確実に波長分離が行われるよう
にしたプレーナ型の光合分波器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例に係る波長分離素子を示
す平面図と断面図である。

【図２】 同実施例の波長分離素子の斜視図である。

【図３】 同実施例に用いる干渉フィルタの透過率特性
である。

【図４】 この発明の他の実施例に係る波長分離素子を
示す平面図である。

【図５】 同実施例の作用を説明するためのグラフであ
る。

【図６】 この発明の他の実施例に係る波長分離素子を
示す平面図である。

【図７】 この発明の他の実施例に係る波長分離素子を
示す平面図である。

【符号の説明】

１…基板、２…入射用光導波路、３…第１の出射用光導
波路、４…第２の出射用光導波路、５…干渉フィルタ、
ＩＮ…入力ポート、ＯＵＴ１…第１の出力ポート、ＯＵ
Ｔ２…第２の出力ポート。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、 この基板に互いの端部が対向して一直線上に並ぶように
   埋め込み形成された第１および第２の光導波路と、 これら第１および第２の光導波路の間の基板に両光導波
   路を結ぶ光軸と直交する方向から所定角度傾斜させて埋
   め込み固定された、入射光を波長に応じて反射および透
   過する干渉フィルタと、 前記第１の光導波路を前記干渉フィルタへの入射光経路
   としたときにその反射光経路となるように前記基板に埋
   め込み形成された第３の光導波路とを備えたことを特徴
   とする光合分波器。
2. 【請求項２】 基板と、 この基板の端部に被着された、入射光を波長に応じて反
   射および透過する干渉フィルタと、 一端が前記干渉フィルタに臨むように前記基板に埋め込
   み形成され前記干渉フィルタと直交する方向から所定角
   度傾斜させて配置された第１の光導波路と、 この第１の光導波路を前記干渉フィルタへの入射光経路
   としたときにその反射光経路となるように前記基板に埋
   め込み形成された第２の光導波路とを備えたことを特徴
   とする光合分波器。
3. 【請求項３】 前記光導波路の前記干渉フィルタへの対
   向端部は前記干渉フィルタから所定量だけ離れて配置さ
   れていることを特徴とする請求項１又は２記載の光合分
   波器。