JPH1031121A - グレ−ティングを用いた導波路型の合分波器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ブラッグ反射を利用した合分波器であって、伝
送する光の波長変動に対応でき、しかも、量産に適した
構成の合分波器を提供する。 【解決手段】幅方向および厚み方向に光を閉じ込め、そ
れと直交する方向に光を伝搬させる三次元光導波路２１
と、光導波路２１を伝搬する光５のうち特定の波長の光
６を反射するために、光の伝搬方向に沿って光導波路２
１に設けられたグレ−ティング４、２４とを有する。こ
のとき、グレーティング４、２４が設けられている部分
の光導波路２１には、光導波路２１の幅および厚みのう
ちの少なくとも一方が光の伝搬方向に沿って連続的に変
化する部分を設けることにより、反射できる光の波長を
広帯域化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の波長の光を
一つの光伝送媒体に合波する、あるいは複数の波長の光
が伝搬している光伝送媒体から任意の波長の光を取り出
す合分波器に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信の分野においては、通信容量を拡
大するため、複数の信号を別々の波長の光にのせ１本の
光ファイバで伝送する方法（波長分割多重伝送方式）が
検討されている。この方式においては、異なる波長の光
を合波あるいは分波する合分波器が重要な役割を果た
す。

【０００３】光通信の幹線では、伝送量を飛躍的に増大
させるために、狭い波長間隔で通信容量の多重数を大き
くすることが望まれている。このため狭い波長間隔で複
数の信号光を合波及び分波ができる合分波器が必要にな
っている。

【０００４】このように幹線の多重数の増大の要望があ
る一方で、光ファイバを各家庭まで布設し、波長分割多
重方式で音声や映像信号を伝送する加入者網の光化の計
画では、日本では１．３μｍと１．５５μｍの２つの波
長の光のみを用いることになっているために、多重数を
上げる要請は現在ない。このため、加入者系光通信用の
合分波器は、２波長の光を合分波する機能を備えていれ
ばよいが、加入者系光通信の光源として用いられる半導
体レ−ザの発振波長のロット間のばらつきや、使用中の
半導体レーザの発振波長の変動によって、伝送される光
の波長に変動があり、合分波器もこの変動に対応できな
ければならないという問題がある。しかも、加入者系光
通信用の装置は、各家庭に設置されるため、徹底した低
価格化が求められている。したがって、加入者系光通信
用の合分波器として、光の波長の変動に対応でき、しか
も、徹底した低価格化が望まれている。

【０００５】従来の加入者系光通信用の装置やモジュー
ル用の合分波器の代表例としては、導波路型のマッハチ
ェンダ干渉計が知られている。また、光導波路にグレ−
ティングを形成してブラッグ反射器を作製し、これを合
分波器として用いる構成が、「光集積回路」西原浩 他
著（オーム社）に記載されている。

【０００６】また、特開昭６１−６６０５号公報には、
回折格子が搭載された平板型導波路の厚さを光の進行方
向に徐々に変化させておくことにより、波長多重された
信号光を、波長ごとに回折格子の異なる位置から上方に
放射させる分波器が記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
マッハチェンダ干渉計で構成した合分波器は、素子長が
大きくなり、１枚のウェハから取れる個数が少ない。そ
のため、低価格化の要請に応じられない。

【０００８】また、ブラッグ反射器は、波長選択性が非
常に鋭いため、加入者系光通信のように、伝送される波
長が安定でないシステムの合分波器として使用するの
は、非常に困難である。また、光導波路に複屈折性があ
る場合には反射の中心波長が偏光に依存してずれるた
め、導波路が複屈折性がある材料で構成されている場
合、ブラッグ反射器を使用できないという問題もあっ
た。この複屈折性は、用いる材料や光導波路の作製法に
依存し、異方性結晶材料の場合は複屈折性を有している
のは当然であるが、本来等方性であるはずのガラス系の
光導波路においても作製法によって複屈折性を有するこ
とがある。例えばシリコン基板上に火炎堆積法で作製し
た石英系光導波路は複屈折性を持っていることが知られ
ている。このように大小の差はあっても、現在実用にな
っている全ての光導波路は複屈折性を持っていると考え
る必要があり、このことによってもブラッグ反射器は実
用化されていなかった。

【０００９】また、特開昭６１−６６０５号公報記載の
分波器は、分波された光が光導波路から放射されてしま
うため、分波した光を利用するには、集光しなければな
らず、集光光学系が必要になるとともに、光の損失も大
きくなる。

【００１０】本発明は、ブラッグ反射を利用した合分波
器であって、伝送する光の波長変動に対応でき、しか
も、量産に適した構成の合分波器を提供することを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、以下のような合分波器を提供する。

【００１２】すなわち、幅方向および厚み方向に光を閉
じ込め、それと直交する方向に光を伝搬させる三次元光
導波路と、前記光導波路を伝搬する光のうち特定の波長
の光を反射するために、光の伝搬方向に沿って該光導波
路に設けられたグレ−ティングとを有し、前記グレーテ
ィングが設けられている部分の光導波路には、光導波路
の幅および厚みのうちの少なくとも一方が前記光の伝搬
方向に沿って連続的に変化する部分が設けられている合
分波器である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態について説
明する。

【００１４】本発明は、ブラッグ反射器を用いた合分波
器において、ブラッグ反射器の波長選択性を緩和して、
反射波長域を広帯域化するものである。

【００１５】ブラッグ反射器の波長選択性を緩和して広
帯域化する方法としては、グレ−ティングのピッチを連
続的に変化させる方法が考えられるが、グレ−ティング
のピッチを極めて微小に、しかも、連続的に変えなけれ
ばならない。このようにピッチを微小に連続的に変化さ
せたグレーティングを製造することは、きわめて難し
く、現実の作製はほとんど不可能なほどである。このた
め本発明は、グレ−ティングのピッチは一定とし、導波
路の構造・寸法を連続的に変えてブラッグ波長に分布を
持たせる。これにより、ブラッグ反射器の波長選択性を
緩和して、反射波長域を広帯域化する。この動作原理を
先ず述べ、その後で具体的な実施の形態を図を用いて説
明する。

【００１６】光導波路にグレ−ティングを形成すると、
特定の条件（ブラッグ条件）下で反射器として動作す
る。座標系として光導波路中を伝搬する光の進行方向を
ｚにとり、前進波をＢ(ｚ)、後進波をＡ(ｚ)とするとブ
ラッグ条件の近傍で次のようなモ−ド結合方程式が成立
する。

【００１７】

【数１】

【００１８】

【数２】

【００１９】ただし、αは、光導波路の損失を表す係数
である。光導波路の損失が無視できる場合には、α＝０
とすることができる。χは、結合係数で、信号光とグレ
−ティングの相互作用により逆向きの伝搬光が発生する
結合の強さを表す重要なパラメ−タである。また、χ*
は、χの複素共役数を表す。

【００２０】ここでδは、

【００２１】

【数３】

【００２２】であり、ブラッグ条件からの離調の度合を
示すパラメ−タである。なお、βは、Ａ（ｚ）およびＢ
（ｚ）の伝搬定数、Ｋは、格子ベクトル、λは、光導波
路中を伝搬する光の波長、Λは、グレ−ティングのピッ
チ、ｍはブラッグ回折の次数、Ｎ_eff(λ)は、光導波路
の実効屈折率である。

【００２３】ブラッグ条件が完全に満たされている場合
には、δ＝０で、 ｍＫ＝２β ・・・（４） である。

【００２４】（１）式および（２）式の方程式をＡ(Ｌ)
＝０という境界条件で解くと、

【００２５】

【数４】

【００２６】

【数５】

【００２７】となる。従って、振幅反射率ｒは

【００２８】

【数６】

【００２９】となる。ただし、 γ²＝｜χ｜²＋（α＋ｉδ）² ・・・（８） である。また、反射率Ｒは

【００３０】

【数７】

【００３１】となる。ここで、光導波路の損失が無視で
きるものとし、以降α＝０とする。このとき、

【００３２】

【数８】

【００３３】となる。

【００３４】この結果を図示すると図３のようになる。
光の波長が変化し、設計波長からずれると、（３）式よ
り、ブラッグ条件からの離調度合いδが大きくなる。δ
が大きくなると、図３からわかるように、反射率Ｒが低
下する。また、この時の帯域は、結合係数χとグレ−テ
ィングの長さＬによっても変化し、｜χ｜Ｌが大きくな
ると帯域は広くなる。

【００３５】結合係数χは、グレ−ティングの深さや、
光導波路のコアとクラッドの屈折率などに依存する。グ
レ−ティングの長さＬを短くしても大きな反射率を得る
ためには、結合係数χを大きくする必要がある。１００
％近い反射率を得るようにＬやχを決めグレ−ティング
を設計すると、例えば反射率が１／２になるところで帯
域を定義すれば、帯域は、（３）式より波長に換算する
と０．数nmから数nmと狭いのが通常であった。

【００３６】しかしながら、加入者系光通信に用いられ
る波長１．５５μｍの光では、±２０nm即ち±１．３％
程度の波長変動が予想されることから、ブラッグ反射器
を用いた合分波器はこれまで実用が困難であった。

【００３７】この問題を打破してブラッグ反射器を広帯
域化するには、｜χ｜を大きくすることが考えられる
が、上述のように｜χ｜はグレーティングの深さや、光
導波路のコアとクラッドとの屈折率などに依存するた
め、｜χ｜を大きくするには限界がある。そのため、｜
χ｜Ｌ以外のパラメータを見つける必要がある。

【００３８】そこで、本発明では、（３）式のＮ
_eff(λ)に着目した。即ち、（３）式において、δの波
長依存性を大きく決定しているのは、２π／λの項であ
るから、加入者系光通信の信号光の波長変動による２π
／λの変動を打ち消すように、Ｎ_effを変化させること
ができれば、信号光の波長変動に対応することができる
と考えた。Ｎ_eff(λ)は、λの関数であるとともに、光
導波路のコアとクラッドの屈折率や、光導波路の寸法の
関数であるから、本発明では、光導波路のコアとクラッ
ドの屈折率や、光導波路の寸法を変化させることによ
り、Ｎ_eff(λ)を変化させる。

【００３９】なお、Ｎ_eff(λ)は、λの関数でもあるた
め、加入者系光通信の信号光の波長変動によって変化す
るが、そもそも、Ｎ_eff(λ)がλの関数であることは、
コアとクラッドの屈折率が波長分散を持つことに依る。
加入者網の信号光の波長変動は、上述のように±２０nm
程度であり、この波長変動によるコアとクラッドの屈折
率の波長分散は、非常に小さいため、本発明のように、
信号光の波長変動のみを考える場合、Ｎ_effはλに依存
しないとみなすことができる。

【００４０】上述のように、本発明では、光導波路のコ
アとクラッドの屈折率や、光導波路の寸法を変化させる
ことにより、Ｎ_eff(λ)を変化させるが、コアとクラッ
ドの屈折率を光導波路の基本設計で決め、これを光の伝
搬方向に沿って連続的に変化させることは困難であるか
ら、本実施の形態では、三次元光導波路の幅を変えるこ
とにより、Ｎ_effを連続的に変化させる。

【００４１】三次元光導波路のＮ_effを求めるのは簡単
ではなく、解析的な表現式をここで提示することはでき
ない。通常はマ−カットリの方法とか等価屈折率法など
の近似解法や、有限要素法などの数値解法により計算さ
れている。しかしながら、これらの公知の方法により得
られた結果から、以下の点を明らかにすることができ
る。即ち、コアの屈折率をｎ₁，クラッドの屈折率をｎ₂
（ｎ₁＞ｎ₂）とすると、ｎ₁＞Ｎ_eff＞ｎ₂となることで
あり、光導波路の幅を大きくするとＮ_effはｎ₁に漸近し
ていくことである。即ち、光導波路の幅を変えることに
よりＮ_effを所望の値に設定できるのである。

【００４２】この事実により、本発明は次のように実施
されるものである。

【００４３】前提条件として、複数の波長の光から選択
すべき波長の光の波長変動幅が予めわかっており、λ
_i,1〜λ_i,2の波長幅を持っているとする。また、コアと
して用いる材料とクラッドとして用いる材料が予め定め
ておく。さらに、ここでは、導波モードが０次モードの
みの単一モード導波路を用いることにする。

【００４４】まず、波長λ_i,1について光導波路を設計
し、コアの屈折率ｎ₁とクラッドの屈折率ｎ₂から光導波
路の厚さＴおよび幅Ｗ₁を決める。このときの光導波路
の実行屈折率をＮ_eff,1とすると、Ｎ_eff,1に対してブラ
ッグ条件を満たすグレーティングの周期Λを下記（１
１）式から定める。

【００４５】

【数９】

【００４６】つぎに、単一モードとなる範囲で、光導波
路の幅を広げ、光導波路の幅Ｗ₂を求める。Ｗ₂は、無条
件に大きくはできないが、公知の結果、例えば、「光集
積回路」西原浩 他著（オーム社）第二章光導波路の理
論より明らかなように、単一モード三次元光導波路の条
件は比較的緩く、単一モードの条件下でＮ_effを数％変
えることは比較的容易である。

【００４７】そして、グレーティングの設計から決定し
た長さＬのグレーティングの両端部の光導波路の幅をＷ
₁およびＷ₂に定め、その間の光導波路の幅が連続的に変
化するように定める。光導波路の幅の変化は、Ｗ₁から
Ｗ₂に直線的に変化させるように設計してもよいが、可
能であれば、Ｎ_effが直線的に変化するように、光導波
路の幅を曲線的に変化させるように設計することもでき
る。

【００４８】なお、ここでは、単一モードの光導波路の
ブラッグ反射器を設計するため、Ｗ₂を単一モードとな
る幅の範囲内で設計しているが、二つの光導波路が交差
しており、交差光導波路の間で分波するような構成にす
る場合には、局所的には多モード光導波路を前提にした
作製も考えられる。このような多モード光導波路の場合
には、許容されるモード数が得られる幅の範囲内でＷ₂
を設計すればよい。

【００４９】具体的に、光導波路およびグレーティング
を設計して、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すような
ブラッグ反射器を用いた合分波器の例を示すことができ
る。

【００５０】ここでは、石英系ガラスを用いて光導波路
２１を構成するものとし、コアの屈折率ｎ₁＝１．４
８、クラッドの屈折率ｎ₂＝１．４６とする。波長λ_i,1
＝１．５４μｍに対し、単一モードとなる三次元光導波
路を設計すると、例えば、厚さＴ＝２．５μｍ、幅Ｗ₁
＝３μｍが得られる。この場合の実行屈折率を等価屈折
率方で近似的に求めると、Ｎ_eff,1＝１．４６５９とな
る。（１１）式にＮ_eff,1を代入してグレーティングの
周期Λ₁を０．５２６μｍにすると、波長λ_i,1＝１．５
４μｍに対して次数ｍ＝１のブラッグ回折条件が成立す
る つぎに、単一モードとなる範囲で光導波路の幅を広
げて、Ｗ₂＝６．５μｍにすると、Ｎ_eff,2＝１．４６９
３となり、λ_i,2＝１．５４６μｍに対し位相整合して
ブラッグ回折条件が成立する。したがって、光導波路の
幅をグレーティング部分でＷ₁からＷ₂まで変化させるこ
とにより、波長λ_i,1＝１．５４μｍからλ_i,2＝１．５
４６μｍの波長の光に対応できるブラッグ反射器が構成
できる。

【００５１】一方、グレーティング４の深さ等の設計に
より、｜χ｜Ｌ＝３に設計して、｜χ｜＝０．００６
（１／μｍ）に設計すると、離調度δ≒±１．２５｜χ
｜で反射率が約１／２になる。この離調度δを波長に換
算すると±０．００３μｍとなり、反射率が１／２にな
るところで帯域を定義すれば帯域は０．００６μｍであ
る。

【００５２】したがって、光導波路の幅をＷ₁からＷ₂ま
で変化させ、かつ、この部分に上述のグレーティング４
を設けた場合には、両者の帯域を加え合わせることによ
り、上述のλ_i,1およびλ_i,2は、λ_i,1＝１．５３７μ
ｍおよびλ_i,2＝１．５４９μｍとなり、この帯域で反
射率が１／２以上になる。

【００５３】具体的に｜χ｜＝０．００６（１／μｍ）
のとき｜χ｜Ｌ＝３にするには、Ｌ＝５００μｍにすれ
ばよい。したがって、図２（ａ）のように、長さＬ＝５
００μｍの間で、光導波路の幅を３μｍから６．５μｍ
に変化させ、この部分にΛ₁＝０．５２６μｍのグレー
ティング４を設けることにより、波長λ_i,1＝１．５３
７μｍからλ_i,2＝１．５４９μｍの帯域が０．０１２
μｍのブラッグ反射器を用いた合分波器が構成できる。

【００５４】また、図２（ｃ）のように、幅の変化させ
た光導波路の先で、さらに、長さＬ＝５００μｍで、幅
３μｍから６．５μｍに光導波路の幅を変化させ、ここ
に周期Λ₂＝０．５２９μｍのグレーティング２４を形
成すると、波長λ_i,1＝１．５３７μｍからλ_i,2＝１．
５６１μｍの帯域が０．０２４μｍのブラッグ反射器を
用いた合分波器が構成できる。

【００５５】帯域をさらに広げるには、この構成をさら
に多段にすればよい。ただし、結合係数χは、光導波路
の幅Ｗに依存して若干変化するから、厳密にはそれを考
慮する必要があるが、本発明の説明では、χの変化を無
視している。

【００５６】また、図２（ｂ）のように、２段目の光導
波路の幅の変化を幅が小さくなる方向にすることもでき
る。図２（ｂ）の場合にも、図２（ｃ）と同様の帯域が
得られる。

【００５７】ここで、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の合
分波器の動作を説明する。波長多重された信号光５を光
導波路２１に入射させる。ここでは、波長１．３μｍと
１．５５μｍの信号光５を入射させる。信号光５が、合
分波器に達すると、ブラッグ反射により、波長１．５５
μｍの光は反射されて分波され、反射光６として光導波
路２１を逆方向に進行する。また、波長１．３μｍの光
は、合分波器を透過し、透過光７としてそのまま光導波
路２１を進行する。また、反射光６および透過光７をそ
れぞれ逆向きに光導波路２１にそれぞれ入射させた場合
には、合分波器によって合波され、逆向きの信号光５が
得られる。

【００５８】このとき、信号光３の波長１．５５μｍの
光の波長に変動が生じても、本発明の図２（ａ）の合分
波器の場合には、λ_i,1＝１．５３７μｍおよびλ_i,2＝
１．５４９μｍの０．０１２μｍの帯域で信号光の変動
に対応することができ、この帯域の光を分波することが
できる。また、図２（ｂ）、（ｃ）の合分波器の場合に
は、波長λ_i,1＝１．５３７μｍからλ_i,2＝１．５６１
μｍの０．０２４μｍ帯域の信号光の変動に対応するこ
とができ、この帯域の光を分波することができる。

【００５９】また、図１（ａ）に、反射光２６を信号光
６とは別の光導波路２７に分波させる合分波器の構成を
示す。このような合分波器を設計する場合には、上述の
（４）式において、βのかわりにβ’を用いることによ
り、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の合分波器と同様に設
計することができる。ただし、β’＝βｃｏｓθ、θ：
光導波路２７と光導波路２１との間の角度を２で割った
ものである。

【００６０】つぎに、図１（ａ）、図２（ａ），
（ｂ），（ｃ）の合分波器の製造方法についてのべる。
ここでは、光導波路２１、２７およびグレーティング
４、２４を、図１のような構成にする。すなわち、基板
２３上に、下部クラッド層３、コア層１、上部クラッド
層２を順に積層することにより、光導波路２１、２７を
形成する。また、コア層１の上面を凹凸に加工すること
により、グレーティング４、２４を構成する。

【００６１】まず、基板２３として、Ｓｉを用い、Ｓｉ
基板２３上に、下部クラッド層３として石英ガラスを成
膜する。成膜方法は、火炎堆積、ＥＢ蒸着、ＣＶＤ等の
方法を用いることができる。火炎堆積法の場合は、成膜
後、さらに１２００℃程度の温度でガラス化処理を行っ
てクラッド層とする。コア層１も同様の方法で成膜する
が、コア層１には石英ガラスに数％のＴｉＯ₂あるいは
ＧｅＯ₂を添加する。この添加量により屈折率を制御す
る。

【００６２】形成したコア層１の上面に、レジストをス
ピンコート法で塗布して、これにグレーティングパター
ンを形成し、これを用いてドライエッチングによりコア
層１の上面を加工する。レジストにグレーティングパタ
ーンを形成する方法として、一次の回折を用いる場合に
は、グレーティングのピッチが、上述のように非常に小
さいため、公知の二光束干渉や位相格子を用いた干渉法
によりパターニングする。また、図２（ｂ）、（ｃ）の
ように周期のちがうグレーティングを連続させる場合に
は、光束の大きさにより描画領域を制限し、光束を一定
量ずらしながら描画していく。

【００６３】ドライエッチング後、コア層１に再びレジ
ストをスピンコート法で塗布し、これに光導波路２１、
２７のパターンを描画し、ドライエッチングにより、コ
ア層１を光導波路２１、２７の形状に加工する。

【００６４】そして、コア層１上に上部クラッド層を成
膜することにより、合分波器を製造することができる。

【００６５】図１（ｂ）の構成では、コア層１の上面に
グレーティング４、２４を形成したが、下部クラッド層
３や上部クラッド層２の上面にグレーティングを形成す
る構成にすることも可能である。

【００６６】また、ここでは、グレーティングを屈折率
変調型としたが、これに限らず他の構成のグレーティン
グを用いることも可能である。

【００６７】また、光導波路を構成する材料として、本
実施の形態では、石英ガラス系の材料を用いたが、硝種
の異なる他のガラス材料や、半導体材料、ポリメチルメ
タアクリレートやフッ素化ポリイミド等の有機物を用い
ることも可能である。

【００６８】なお、上述のような製造方法は、量産に適
しているが、このような製造方法で製造した光導波路に
は、通常１×１０^ー4以上の複屈折値を生じてしまう。光
導波路がこのような複屈折性を有すると、伝送される光
の波長が偏光に依存してずれる現象が生じるが、本実施
の形態の合分波器は、上述のように波長帯域が広いた
め、複屈折性による波長変動に対応できる。よって、本
実施の形態の合分波器は、量産に適した方法で製造でき
るため、低価格で製造することができる。

【００６９】つぎに、本実施の形態の合分波器を用いた
光回路モジュールを図４およに図５を用いて説明する。

【００７０】図４の光モジュールは、基板２３上に光導
波路２１が搭載されている。光導波路２１の途中には、
合分波器２０１が設けられている。また、光導波路２１
の端部には、分岐部２１が接続されている。分岐部２１
には、光導波路１１２および光導波路１１３が接続され
ている。光導波路１１２の端部には、１．３μｍの光を
検出するための受光素子１０１が取り付けられている。
また、光導波路１１３の端部には、１．３μｍの光を出
射する半導体レーザ１０２の一方の出射端が接続されて
いる。また、半導体レーザ１０２の逆側の出射端には、
光導波路を介してモニター用の受光素子１０３が配置さ
れている。これらは、すべて基板２３上に搭載されてい
る。

【００７１】合分波器２０１は、光導波路２１の幅を変
化させ、その部分にグレーティングを搭載することによ
り形成されている。合分波器２０１の具体的な構成とし
ては、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）のうちのいずれかの
合分波器２０１を、必要とされる帯域に応じて選択す
る。

【００７２】ここで、図４の光回路モジュールの動作に
ついて説明する。

【００７３】光導波路２１に、外部の光導波路が接続
し、外部の光導波路から信号光を入射させる。例えば信
号光５として、波長１．５５μｍの光と１．３μｍの光
とが波長多重された信号光を入射させた場合、合分波器
２０１は、波長１．５５μｍの光を反射して反射光６と
して外部の光導波路に戻す。また、合分波器２０１は、
波長１．３μｍの光を透過光７として透過する。透過光
７は、分岐部１１１で分岐され、光導波路１１２に入射
した透過光７が受光素子１０１で検出される。また、半
導体レーザ１０２から出射した波長１．３μｍの光１０
４は、合分波器２０１を透過して、外部の光導波路に入
射する。また、外部の光導波路から波長１．５５μｍの
光のみが信号光として入射した場合には、半導体レーザ
１０２から出射された波長１．３μｍの光と、合分波器
２０１が合波する。合波された光は、信号光５とは逆向
きに進行し、外部の光導波路に至る。

【００７４】図４のような光回路モジュールにおいて、
本実施の形態の図２（ａ），（ｂ），（ｃ）の合分波器
を用いることにより、信号光５に含まれる波長１．５５
μｍの光に波長変動が生じた場合であっても、その変動
に対応して分波することができる。

【００７５】また、図５の光回路モジュールは、図４の
光回路モジュールと同様の構成であるが、合分波器２０
２で分波された光が、光導波路２１とは別の光導波路２
７に分岐されるものである。図５の場合、合分波器２０
２の部分を、図１（ａ）の合分波器の構成にする。外部
からの信号光５のうち、波長１．５５μｍの光は、反射
光２６として、光導波路２７に分岐される。他の構成
は、図４の構成と同様である。

【００７６】図５の光回路モジュールにおいても、本実
施の形態の図１（ａ）の合分波器を用いることにより、
信号光５に含まれる波長１、５５μｍの光に波長変動が
生じた場合であっても、その変動に対応して分波するこ
とができる。

【００７７】このように、本実施の形態では、ブラッグ
反射を利用した合分波器において、三次元光導波路の幅
を光の伝搬方向に沿って連続的に変化させることによ
り、Ｎ_effを変化させることができる。これにより、反
射波長の帯域の広げることができるため、伝送する光の
波長変動に対応でき、しかも、量産に適した構成の合分
波器を提供することができる。

【００７８】また、上述の製造方法で説明したように、
三次元光導波路の幅を変調させた構造は、成膜とエッチ
ングの工程により容易に形成できるため、本発明の合分
波器は量産に適しており、低価格で製造することができ
る。

【００７９】なお、上述の実施の形態では、光通信にお
いて２以上の波長の光を合分波するための合分波器につ
いて説明してきたが、本発明の構成は、２以上の波長の
光のうち特定の波長の光を反射することができるため、
フィルタとして用いることももちろん可能である。

【００８０】

【発明の効果】以上のように、本発明では、ブラッグ反
射を利用した合分波器であって、伝送する光の波長変動
に対応でき、しかも、量産に適した構成の合分波器を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の合分波器の構成を示す
（ａ）説明図、(ｂ)断面図。

【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）本発明の一実施の形態
の合分波器の構成を示す説明図。

【図３】ブラッグ反射器を用いた分波器の反射特性を示
すグラフ。

【図４】本発明の合分波器を用いた光回路モジュールの
構成を示す説明図。

【図５】本発明の合分波器を用いた光回路モジュールの
構成を示す斜視図。

【符号の説明】

１・・・コア層、２・・・上部クラッド層、３・・・下
部クラッド層、４、２４、２４・・・グレーティング、
５・・・波長多重された信号光、６、２６・・・分波さ
れた特定波長の反射光、７・・・透過光、２１、２７・
・・光導波路、２３・・・基板、１０１・・・受光素
子、１０２・・・半導体レーザ、１０３・・・モニター
用受光素子、１１１・・・分岐部、１１２、１１３・・
・光導波路、２０１、２０２・・・合分波器。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】幅方向および厚み方向に光を閉じ込め、そ
   れと直交する方向に光を伝搬させる三次元光導波路と、
   前記光導波路を伝搬する光のうち特定の波長の光を反射
   するために、光の伝搬方向に沿って該光導波路に設けら
   れたグレ−ティングとを有し、 前記グレーティングが設けられている部分の光導波路に
   は、光導波路の幅および厚みのうちの少なくとも一方が
   前記光の伝搬方向に沿って連続的に変化する部分が設け
   られていることを特徴とする合分波器。
2. 【請求項２】請求項１において、前記グレーティングが
   設けられている部分の光導波路には、前記光導波路の形
   状が連続的に変化をする部分が、複数箇所設けられてい
   ることを特徴とする合分波器。
3. 【請求項３】請求項２において、前記光導波路の形状が
   連続的に変化する部分は、周期的に繰り返し設けられて
   いることを特徴とする合分波器。
4. 【請求項４】請求項２または３において、複数の前記光
   導波路の形状が連続的に変化する部分のそれぞれに設け
   られたグレーティングは、各々周期が異なることを特徴
   とする合分波器。
5. 【請求項５】請求項１において、前記光導波路は、単一
   モード導波路であり、前記光導波路の形状の変化は、単
   一モード導波路の条件を満たす範囲内であることことを
   特徴とする合分波器。
6. 【請求項６】請求項１において、前記光導波路のグレー
   ティングが設けられている部分には、前記グレーティン
   グにより反射された光を別の方向に導くための別の光導
   波路が接続されていることを特徴とする合分波器。
7. 【請求項７】請求項１において、前記光導波路は、コア
   とクラッドからなり、前記グレーティングは、前記コア
   およびクラッドのうちの少なくとも一方に形成されてい
   ることを特徴とする合分波器。
8. 【請求項８】請求項１において、前記光導波路は、成膜
   とエッチングを用いて形成された光導波路であることを
   特徴とする合分波器。
9. 【請求項９】請求項１または８において、前記光導波路
   は、１×１０^ー4以上の複屈折値を有することを特徴とす
   る合分波器。
10. 【請求項１０】幅方向および厚み方向に光を閉じ込め、
    それと直交する方向に光を伝搬させる三次元光導波路
    と、前記光導波路を伝搬する光のうち特定の波長の光を
    反射するために、光の伝搬方向に沿って該光導波路に設
    けられたグレ−ティングとを有し、 前記グレーティングが設けられている部分の光導波路に
    は、光導波路の幅および厚みのうちの少なくとも一方が
    前記光の伝搬方向に沿って連続的に変化する部分が設け
    られていることを特徴とするグレーティングフィルタ。
11. 【請求項１１】光導波路と、前記光導波路が伝搬した光
    を検出するための検出器と、前記光導波路に光を入射さ
    せる光源と、前記光導波路の伝搬する波長の異なる光を
    合分波する合分波器とを基板上に備えた光回路モジュー
    ルであって、 前記合分波器は、幅方向および厚み方向に光を閉じ込
    め、それと直交する方向に光を伝搬させる三次元光導波
    路と、前記光導波路を伝搬する光のうち特定の波長の光
    を反射するために、光の伝搬方向に沿って該光導波路に
    設けられたグレ−ティングとを有し、 前記グレーティングが設けられている部分の光導波路に
    は、光導波路の幅および厚みのうちの少なくとも一方が
    前記光の伝搬方向に沿って連続的に変化する部分が設け
    られていることを特徴とする光回路モジュール。