光波長合分波器
【課題】従来の光波長合分波器は、合波用チップ及び分波用チップの２つのチップを備えるので、大型で製造コストが高い課題がある。また、別の光波長合分波器は、２つの回路が形成されているので、一方の回路で合波を行い他方の回路で分波を行うことができる。だが、別の光波長合分波器は、２つの回路の中心波長の差が原因となり、光学特性が劣化する課題がある。
【解決手段】光波長合分波器は、（０．５＋Ｎ）に所定の長さを乗じた距離で隣接し、第１スラブ導波路の中心軸の延長線が２本の第１光導波路の中間点を通過する２本の第１光導波路と所定の長さの半分の距離で隣接する複数の第２光導波路を備える。
【解決手段】光波長合分波器は、（０．５＋Ｎ）に所定の長さを乗じた距離で隣接し、第１スラブ導波路の中心軸の延長線が２本の第１光導波路の中間点を通過する２本の第１光導波路と所定の長さの半分の距離で隣接する複数の第２光導波路を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一定の光導波路長差を有する複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路とアレイ導波路の両端の側に形成されたスラブ導波路をコアに形成した光波長合分波器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アレイ導波路を用いた光波長合分波器は、光ファイバー通信網等で必要とされる波長多重化技術の要となる主要部品として、期待されている。
【０００３】
図６を用いて、従来の光波長合分波器９０を例に、従来の光波長合分波器について説明する。図６は、光波長合分波器９０の概念図である。図６には、第１光導波路２１、第１スラブ導波路２２、チャネル導波路２３、アレイ導波路２４、第２スラブ導波路２５、第２光導波路２６、第１チップ９２ａ、第２チップ９２ｂ及びパッケージ９４が図示されている。
【０００４】
第１チップ９２ａ及び第２チップ９２ｂに、基板上に積層されたコアのパターンとして、第１光導波路２１、第１スラブ導波路２２、チャネル導波路２３、第２スラブ導波路２５及び第２光導波路２６が、形成される。アレイ導波路２４は、複数のチャネル導波路２３からなる。また、パッケージ９４は、第１チップ９２ａ及び第２チップ９２ｂの２つのチップからなる。
【０００５】
光波長合分波器９０は、第１チップ９２ａの第２光導波路２６に入力された光信号を合波して第１光導波路２１から出力することができる。また、光波長合分波器９０は、第２チップ９２ｂの第１光導波路２１に入力された光信号を分波して第２光導波路２６から出力することができる。パッケージ９４に２つのチップが形成されているので、光波長合分波器９０は、合波と分波を同時にすることができる。
【０００６】
図７を用いて、特許文献１で開示される光波長合分波器９１を例に、従来の別の光波長合分波器について説明する。図７は、光波長合分波器９１の概念図である。図７には、第１光導波路２１、第１スラブ導波路２２、チャネル導波路２３、アレイ導波路２４ａ、アレイ導波路２４ｂ、第２スラブ導波路２５、第２光導波路２６及びチップ９３が図示されている。
【０００７】
チップ９３に、基板上に積層されたコアのパターンとして、第１光導波路２１、第１スラブ導波路２２、チャネル導波路２３、第２スラブ導波路２５及び第２光導波路２６が、２組形成される。言い換えると、チップ９３は、合波及び分波を同時にすることができる２つのパターンが形成される。チップ９３に２つのパターンが形成されているので、光波長合分波器９１は、合波及び分波を同時にすることができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１４２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図６の光波長合分波器９０は、２つのチップを備えるので、大型で製造コストが高くなる課題がある。図７の光波長合分波器９１は、図６の光波長合分波器９０の課題を解決する為になされたものである。
【００１０】
しかし、図７の光波長合分波器９１は、２つのパターンの中心波長の差が原因となり、光学特性が劣化する課題がある。図８及び図９を用いて、前述した課題について説明する。
【００１１】
図８は、エッチング工程における基板の断面図である。図８には、光源９５、基板９６、アンダークラッド層９７ａ、パターン９８ａ、パターン９８ｂ及びフォトレジスト９９が図示されている。
【００１２】
フォトリソグラフィ及びエッチングで前述したコアにパターンを形成する際、所望の回路が描かれたフォトマスク（図８には図示していない。）を介して、フォトレジスト９９は、露光される。フォトレジスト９９の露光面と光源９５の出力光とのなす角が同じであれば、パターン９８ａ及びパターン９８ｂの形状は、略同一になる（図８には図示していない。）。だが、フォトレジスト９９の露光面と光源９５の出力光とのなす角は、基板９６の位置によって異なることがある（図８を参照。）。特に、図７のアレイ導波路２４ａ及びアレイ導波路２４ｂのように位置が離れる箇所では、フォトレジスト９９の露光面と光源９５の出力光とのなす角は、異なる場合がある。フォトレジスト９９の露光面と光源９５の出力光とのなす角が異なる状態でフォトレジスト９９を露光し、エッチングを行うと、パターン９８ａ及びパターン９８ｂの形状は、異なる場合がある。例えば、パターン９８ａの断面は、平行四辺形であるが、パターン９８ｂの断面の形状は、長方形となっている。
【００１３】
また、エッチング条件によっては、パターン９８ａ及びパターン９８ｂの厚みが異なることもある（図８には図示していない。）。パターン９８ａ及びパターン９８ｂの形状や厚みが異なると、光波長合分波器９１は、２つのパターンの光路長が異なる場合がある。２つのパターンの光路長が異なると、光波長合分波器９１は、中心波長の差を有することになる。
【００１４】
図９は、オーバークラッド層を積層した後の基板の断面図である。図９には、基板９６、アンダークラッド層９７ａ、オーバークラッド層９７ｂ、パターン９８ａ及びパターン９８ｂが図示されている。
【００１５】
図９に示すように、形状や厚みが異なるパターン９８ａ及びパターン９８ｂが形成された基板９６に、オーバークラッド層９７ｂを積層すると、オーバークラッド層９７ｂ及びアンダークラッド層９７ａからなるクラッド層の肉厚は、均一とならない。クラッド層の肉厚が均一でないと、内部応力が均一とならずに、クラッド層内部の屈折率が変化する。クラッド層内部の屈折率が変化すると、光波長合分波器９１は、２つのパターンの光路長が異なる場合がある。２つのパターンの光路長が異なると、光波長合分波器９１は、中心波長の差を有することになる。
【００１６】
基板を加熱又は冷却して、中心波長は、調整できることが知られている。例えば、ヒーターやペルチェ素子を用いて、基板を加熱又は冷却することができる。だが、光波長合分波器９１は、チップ９３に２つのパターンが形成されているので、加熱又は冷却して中心波長を調整することは難しい。
【００１７】
上記をまとめると、エッチング条件等の違いで、図７の光波長合分波器９１は、コアに形成されるパターンの形状や厚みが異なり、クラッド層の肉厚が均一にならず、中心波長の差を有することがある。中心波長の差を有する光波長合分波器９１は、光学特性が劣化する課題がある。
【００１８】
本発明は、前記課題を解決する為になされたもので、小型で光学特性が劣化しにくい光波長合分波器を提供することを目的とする。また、２系統の光通信網を伝搬する前記光信号をそれぞれ分波、合波及び分波又はそれぞれ分波することができる光波長合分波器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、本願第１の発明は、（０．５＋Ｎ）に所定の長さを乗じた距離で隣接し、前記第１スラブ導波路の中心軸の延長線が前記２本の第１光導波路の中間点を通過する前記２本の第１光導波路と所定の長さの半分の距離で隣接する前記複数の第２光導波路とを備える光波長合分波器である。
【００２０】
具体的に、本願第１の発明は、基板上に形成されたクラッド層と前記クラッド層に囲まれ前記クラッド層より高い屈折率のコアとを有し、前記コアのパターンとして、複数の波長の光信号を伝搬する２本の第１光導波路と、前記第１光導波路の一方の端に接続し、光信号を回折する第１スラブ導波路と、一定の光導波路長差を有し、一方の端が前記第１スラブ導波路の前記第１光導波路が位置する側と対向する側に接続する複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、前記アレイ導波路の他方の端に接続し、光信号を回折する第２スラブ導波路と、前記第２スラブ導波路の前記アレイ導波路が位置する側と対向する側に接続し、光信号を伝搬する複数の第２光導波路と、が形成された光波長合分波器であって、前記２本の第１光導波路は、（０．５＋Ｎ）に所定の長さを乗じた距離で隣接し、前記第１スラブ導波路の中心軸の延長線は、前記２本の第１光導波路の中間点を通過し、前記複数の第２光導波路は、前記所定の長さの半分の距離で隣接することを特徴とする光波長合分波器（但し、Ｎは零又は任意の自然数。）である。
【００２１】
前記光波長合分波器は、中心波長の差を少なくしつつ、前記パターンを１つのチップに形成することができる。従って、小型で光学特性が劣化しにくい光波長合分波器を提供することができる。
【００２２】
上記目的を達成するために、本願第２の発明は、第２スラブ導波路が結合点の一部又は全部及び中間点の一部又は全部に形成され、一方の第１光導波路及び他方の第１光導波路が一方の前記第１光導波路及び他方の第１光導波路の中間点を第１スラブ導波路の中心軸の延長線が通過し、一方の第１光導波路を伝搬する光信号が結合点の一部又は全部に形成された第２光導波路との間で結合し、他の前記第１光導波路を伝搬する光信号が中間点の一部又は全部に形成された第２光導波路との間で結合するように形成される光波長合分波器である。
【００２３】
具体的に、本願第２の発明は、基板上に形成されたクラッド層と前記クラッド層に囲まれ前記クラッド層より高い屈折率のコアとを有し、前記コアのパターンとして、一定の波長間隔を有する光信号を伝搬する２本の第１光導波路と、前記第１光導波路の一方の端に接続し、光信号を回折する第１スラブ導波路と、一定の光導波路長差を有し、一方の端が前記第１スラブ導波路の前記第１光導波路が位置する側と対向する側に接続する複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、前記アレイ導波路の他方の端に接続し、光信号を回折する第２スラブ導波路と、前記第２スラブ導波路の前記アレイ導波路が位置する側と対向する側に接続し、それぞれが単一の波長の光信号を伝搬する複数の第２光導波路と、が形成された光波長合分波器であって、前記第２光導波路は、一方の前記第１光導波路を伝搬する前記光信号が前記第２スラブ導波路の前記第２光導波路が接続する面に結合する結合点の一部又は全部及び前記第２スラブ導波路の前記結合点の中間となる中間点の一部又は全部に形成され、前記一方の第１光導波路及び他方の前記第１光導波路は、前記一方の第１光導波路及び前記他方の第１光導波路の中間点を前記第１スラブ導波路の中心軸の延長線が通過し、前記一方の第１光導波路を伝搬する前記光信号が前記結合点の一部又は全部に形成された前記第２光導波路に結合し、前記他の第１光導波路を伝搬する前記光信号が前記中間点の一部又は全部に形成された前記第２光導波路に結合するように形成されることを特徴とする光波長合分波器である。
【００２４】
前記光波長合分波器は、中心波長の差を少なくしつつ、前記パターンを１つのチップに形成することができる。従って、小型で光学特性が劣化しにくい光波長合分波器を提供することができる。
【００２５】
本願第２の発明において、前記一方の第１光導波路は、前記一定の波長間隔を有する前記光信号が入力され、前記第２スラブ導波路の前記結合点に形成された前記第２光導波路は、分波された前記単一の波長を有する前記光信号をそれぞれ出力し、前記他方の第１光導波路は、前記一定の波長間隔を有する前記光信号が入力され、前記第２スラブ導波路の前記中間点に形成された前記第２光導波路は、分波された前記単一の波長を有する前記光信号をそれぞれ出力することが好ましい。
【００２６】
前記光波長合分波器は、前記一方の第１光導波路に入力された前記光信号を分波して前記第２光導波路から出力し、前記他方の第１光導波路に入力された前記光信号を分波して前記第２光導波路から出力することができる。従って、２系統の光通信網を伝搬する前記光信号をそれぞれ分波することができる光波長合分波器を提供することができる。
【００２７】
本願第２の発明において、前記第２スラブ導波路の前記結合点に形成された前記第２光導波路は、前記単一の波長を有する前記光信号がそれぞれ入力され、前記一方の第１光導波路は、合波された前記一定の波長間隔を有する前記光信号を出力し、前記他方の第１光導波路は、前記一定の波長間隔を有する前記光信号が入力され、前記第２スラブ導波路の前記中間点に形成された前記第２光導波路は、分波された前記単一の波長を有する前記光信号をそれぞれ出力することが好ましい。
【００２８】
前記光波長合分波器は、前記第２光導波路に入力された前記光信号を合波して前記一方の第１光導波路から出力し、前記他方の第１光導波路に入力された前記光信号を分波して前記第２光導波路から出力することができる。従って、２系統の光通信網を伝搬する前記光信号を合波及び分波することができる光波長合分波器を提供することができる。
【００２９】
本願第２の発明において、前記第２スラブ導波路の前記結合点に形成された前記第２光導波路は、前記単一の波長を有する前記光信号がそれぞれ入力され、前記一方の第１光導波路は、合波された前記一定の波長間隔を有する前記光信号を出力し、前記第２スラブ導波路の前記中間点に形成された前記第２光導波路は、前記単一の波長を有する前記光信号がそれぞれ入力され、前記他方の第１光導波路は、合波された前記一定の波長間隔を有する前記光信号を出力することが好ましい。
【００３０】
前記光波長合分波器は、前記第２光導波路に入力された前記光信号を合波して前記一方の第１光導波路及び前記他方の第１光導波路から出力することができる。従って、２系統の光通信網を伝搬する前記光信号をそれぞれ合波することができる光波長合分波器を提供することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、小型で光学特性が劣化しにくい光波長合分波器を提供することができる。また、２系統の光通信網を伝搬する前記光信号をそれぞれ分波、合波及び分波又はそれぞれ分波することができる光波長合分波器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものでない。
【００３３】
（実施の形態１）
本願第１の実施形態は、基板上に形成されたクラッド層と前記クラッド層に囲まれ前記クラッド層より高い屈折率のコアとを有し、前記コアのパターンとして、複数の波長の光信号を伝搬する２本の第１光導波路と、前記第１光導波路の一方の端に接続し、光信号を回折する第１スラブ導波路と、一定の光導波路長差を有し、一方の端が前記第１スラブ導波路の前記第１光導波路が位置する側と対向する側に接続する複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、前記アレイ導波路の他方の端に接続し、光信号を回折する第２スラブ導波路と、前記第２スラブ導波路の前記アレイ導波路が位置する側と対向する側に接続し、光信号を伝搬する複数の第２光導波路と、が形成された光波長合分波器であって、前記２本の第１光導波路は、（０．５＋Ｎ）に所定の長さを乗じた距離で隣接し、前記第１スラブ導波路の中心軸の延長線は、前記２本の第１光導波路の中間点を通過し、前記複数の第２光導波路は、前記所定の長さの半分の距離で隣接することを特徴とする光波長合分波器（但し、Ｎは零又は任意の自然数。）である。
【００３４】
図１から図３を用いて第１の実施形態に係る光波長合分波器１０を説明する。図１は、光波長合分波器１０の概念図である。光波長合分波器１０は、第１光導波路２１、第１スラブ導波路２２、チャネル導波路２３、アレイ導波路２４、第２スラブ導波路２５及び第２光導波路２６を備える。
【００３５】
図２は、第１光導波路２１と第１スラブ導波路２２との接続箇所の拡大図である。図２には、第１光導波路２１、第１スラブ導波路２２、第１光導波路の距離４０及び第１スラブ導波路の中心軸の延長線４１が図示されている。
【００３６】
図３は、第２スラブ導波路２５と第２光導波路２６との接続箇所の拡大図である。図３には、第２スラブ導波路２５、第２光導波路２６及び第２光導波路の距離４２が図示されている。
【００３７】
光波長合分波器１０の製造について説明する。光波長合分波器１０は、基板（図１から図３には図示していない。）に形成されてもよい。例えば、基板の素材としては、シリコン（Ｓｉ）又は石英ガラス（ＳｉＯ２）をあげることができる。クラッド層は、前述した基板に石英ガラスを積層して形成してもよい。コアは、屈折率を高くする不純物を混合した石英ガラスを前述したクラッド層に積層して形成してもよい。例えば、クラッド層やコアを積層する方法としては、火炎蓄積法（ＦＨＤ法）、ＣＶＤ法（化学気相成長法）又はスパッタ法をあげることができる。
【００３８】
また、クラッド層は、屈折率を低くする不純物を混合した石英ガラスを前述した基板に積層して形成してもよい。コアは、前述したクラッド層に石英ガラスを積層して形成してもよい。
【００３９】
例えば、フォトリソグラフィ及びエッチングで前述したコアにパターンとして、第１光導波路２１、第１スラブ導波路２２、チャネル導波路２３、アレイ導波路２４、第２スラブ導波路２５及び第２光導波路２６は、形成されてもよい。
【００４０】
図２に示すように、２本の第１光導波路２１の中間点を第１スラブ導波路の中心軸の延長線４１が通過するように、２本の第１光導波路２１は、形成されてもよい。
【００４１】
また、２本の第１光導波路２１は、第１光導波路の距離４０が（０．５＋Ｎ）に所定の長さＡを乗じた距離となるように形成されてもよい。Ｎは、零又は任意の自然数である。なお、所定の長さＡは、後述する第２導波路の形成にも関係する。
【００４２】
所定の長さＡは、光波長合分波器１０の中心波長、チャネル数及び波長間隔より試算してもよい。例えば、所定の長さＡは、１０マイクロメートル、２０マイクロメートル等であってもよい。また、第１光導波路の距離４０は、３０マイクロメートル、６０マイクロメートルであってもよい。なお、所定の長さＡ及び第１光導波路の距離４０は、上記に限定されるものではない。
【００４３】
第１スラブ導波路２２は、第１光導波路２１の一方の端に接続するように形成されてもよい。
【００４４】
複数のチャネル導波路２３は、一方の端が第１スラブ導波路２２の第１光導波路２１が位置する側と対向する側に接続するように形成されてもよい。また、チャネル導波路２３のそれぞれは、一定の光導波路長差を有する。アレイ導波路２４は、複数のチャネル導波路２３からなるものである。
【００４５】
第２スラブ導波路２５は、アレイ導波路２４の第１スラブ導波路２２に接続する端と対向する他方の端に接続するように形成されてもよい。
【００４６】
第２光導波路２６は、第２スラブ導波路２５のアレイ導波路２４が位置する側と対向する側に接続するように形成されてもよい。図３に示すように、第２光導波路２６は、第２光導波路の距離４２が所定の長さＡの半分となるように形成されてもよい。
【００４７】
前述したコアに、第１光導波路２１、第１スラブ導波路２２、チャネル導波路２３、アレイ導波路２４、第２スラブ導波路２５及び第２光導波路２６をパターンとして形成したら、クラッド層を再度積層してもよい。
【００４８】
クラッド層を再度積層したら、前述した基板を、１０００度以上で加熱してもよい。前述した基板の上面に積層したクラッド層と再度積層したクラッド層の屈折率が同じであれば、加熱後に一体となり１つのクラッド層を形成する。
【００４９】
なお、以下のようにすると、後述する第２の実施形態に係る光波長合分波器１１を製造することができる。第２光導波路２６は、一方の第１光導波路２１を伝搬する光信号が、第２スラブ導波路２５の第２光導波路２６が接続する面に結合する結合点の全てに形成されてもよい。また、第２光導波路２６は、前述した結合点の一部に形成されてもよい。さらに、第２光導波路２６は、第２スラブ導波路２５の第２光導波路２６が接続する面であって、前述した結合点の中間となる中間点の全てに形成されてもよい。また、第２光導波路２６は、前述した第２スラブ導波路２５の中間点の一部に形成されてもよい。
【００５０】
一方の第１光導波路２１及び他方の第１光導波路２１は、一方の第１光導波路２１及び他方の第１光導波路２１の中間点を第１スラブ導波路２２の中心軸の延長線が通過するように形成される。一方の第１光導波路２１は、一方の第１光導波路２１を伝搬する光信号が前述した結合点の一部又は全部に形成された第２光導波路２６との間で結合するように形成される。また、他方の第１光導波路２１は、他方の第１光導波路２１を伝搬する光信号が前述した第２スラブ導波路２５の中間点の一部又は全部に形成された第２光導波路２６との間で結合するように形成される。
【００５１】
すなわち、前述した結合点とは、一方の第１光導波路２１を伝搬する光信号が分波されて、第２スラブ導波路２５の第２光導波路２６が接続する面に結合する箇所となる。また、前述した第２スラブ導波路２５の中間点とは、他方の第１光導波路２１を伝搬する光信号が分波されて、第２スラブ導波路２５の第２光導波路２６が接続する面に結合する箇所となる。以上のように、第２の実施形態に係る光波長合分波器１１を製造することができる。
【００５２】
光波長合分波器１０が、小型で光学特性が劣化しにくい点について説明する。光波長合分波器１０は、同じパターンを前述したコアの離れた場所に形成する必要はない。例えば、図１のアレイ導波路２４は、図７のアレイ導波路２４ａ及びアレイ導波路２４ｂのように、離れた場所に形成されることはない。よって、前述したコアの形状や厚みが異なることは少なく、クラッド層の肉厚が均一に近づき、中心波長の差が少なくなる。光波長合分波器１０は、中心波長の差を少なくしつつ、前述したコアに形成するパターンを１つのチップに形成することができる。中心波長の差が少なくなると、光波長合分波器１０は、光学特性が劣化しにくくなる。従って、小型で光学特性が劣化しにくい光波長合分波器を提供することができる。
【００５３】
（実施の形態２）
本願第２の実施形態は、基板上に形成されたクラッド層と前記クラッド層に囲まれ前記クラッド層より高い屈折率のコアとを有し、前記コアのパターンとして、一定の波長間隔を有する光信号を伝搬する２本の第１光導波路と、前記第１光導波路の一方の端に接続し、光信号を回折する第１スラブ導波路と、一定の光導波路長差を有し、一方の端が前記第１スラブ導波路の前記第１光導波路が位置する側と対向する側に接続する複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、前記アレイ導波路の他方の端に接続し、光信号を回折する第２スラブ導波路と、前記第２スラブ導波路の前記アレイ導波路が位置する側と対向する側に接続し、それぞれが単一の波長の光信号を伝搬する複数の第２光導波路と、が形成された光波長合分波器であって、前記第２光導波路は、一方の前記第１光導波路を伝搬する前記光信号が前記第２スラブ導波路の前記第２光導波路が接続する面に結合する結合点の一部又は全部及び前記第２スラブ導波路の前記結合点の中間となる中間点の一部又は全部に形成され、前記一方の第１光導波路及び他方の前記第１光導波路は、前記一方の第１光導波路及び前記他方の第１光導波路の中間点を前記第１スラブ導波路の中心軸の延長線が通過し、前記一方の第１光導波路を伝搬する前記光信号が前記結合点の一部又は全部に形成された前記第２光導波路に結合し、前記他の第１光導波路を伝搬する前記光信号が前記中間点の一部又は全部に形成された前記第２光導波路に結合するように形成されることを特徴とする光波長合分波器である。
【００５４】
図４を用いて、本願第２の実施形態に係る光波長合分波器１１について説明する。図４は、光波長合分波器１１の概念図である。光波長合分波器１１は、第１光導波路２１、第１スラブ導波路２２、チャネル導波路２３、アレイ導波路２４、第２スラブ導波路２５及び第２光導波路２６を備える。
【００５５】
光波長合分波器１１は、前述したように、図１の光波長合分波器１０と同様に製造することができる。
【００５６】
例えば、一定の波長間隔を有する光信号が、第１光導波路２１に入力される。第１光導波路２１から出力された光信号は、第１スラブ導波路２２で回折され、チャネル導波路２３に入力される。それぞれのチャネル導波路２３が一定の光導波路長差を有していることで、チャネル導波路２３から出力された光信号は、位相が一定量ずれることになる。位相が一定量ずれている光信号は、第２スラブ導波路２５で回折された際に互いに干渉する。干渉された結果、光信号は、波長ごとに分波され、特定の第２光導波路２６に出力される。
【００５７】
また、単一の波長を有する光信号は、特定の第２光導波路２６に入力される。第２光導波路２６から出力された光信号は、第２スラブ導波路２５で回折され、チャネル導波路２３に入力される。それぞれのチャネル導波路２３が一定の光導波路長差を有していることで、チャネル導波路２３から出力された光信号は、位相が一定量ずれることになる。位相が一定量ずれている光信号は、第１スラブ導波路２２で回折された際に互いに干渉する。干渉された結果、光信号は、一定の波長間隔で合波され、第１光導波路２１に出力される。
【００５８】
図１の光波長合分波器１０と同様に、光波長合分波器１１は、中心波長の差を少なくしつつ、前述したパターンを１つのチップに形成することができる。従って、小型で光学特性が劣化しにくい光波長合分波器を提供することができる。
【００５９】
本願第２の実施形態において、一方の第１光導波路２１に一定の波長間隔を有する光信号を入力すると、光波長合分波器１１は、第２スラブ導波路２５の結合点に形成された第２光導波路２６から、分波された単一の波長を有する光信号を出力することができる。また、光波長合分波器１１は、他方の第１光導波路２１に一定の波長間隔を有する光信号を入力すると、第２スラブ導波路２５の中間点に形成された第２光導波路２６から、分波された単一の波長を有する光信号を出力することができる。従って、２系統の光通信網を伝搬する光信号をそれぞれ分波することができる光波長合分波器を提供することができる。
【００６０】
本願第２の実施形態において、第２スラブ導波路２５の結合点に形成された第２光導波路２６に単一の波長を有する光信号を入力すると、光波長合分波器１１は、一方の第１光導波路２１から、合波された一定の波長間隔を有する光信号を出力することができる。また、他方の第１光導波路２１に一定の波長間隔を有する光信号を入力すると、光波長合分波器１１は、第２スラブ導波路２５の中間点に形成された第２光導波路２６から、分波された単一の波長を有する光信号を出力することができる。従って、２系統の光通信網を伝搬する光信号を合波及び分波することができる光波長合分波器を提供することができる。
【００６１】
本願第２の実施形態において、第２スラブ導波路２５の結合点に形成された第２光導波路２６に単一の波長を有する光信号を入力すると、光波長合分波器１１は、一方の第１光導波路２１から、合波された一定の波長間隔を有する光信号を出力することができる。また、第２スラブ導波路２５の中間点に形成された第２光導波路２６に単一の波長を有する光信号を入力すると、光波長合分波器１１は、他方の第１光導波路２１から、合波された一定の波長間隔を有する光信号を出力することができる。従って、２系統の光通信網を伝搬する光信号をそれぞれ合波することができる光波長合分波器を提供することができる。
【００６２】
なお、図５は、本願発明に係る光波長合分波器と従来の光波長合分波器の中心波長の差を示した図である。図５は、縦軸が中心波長差、横軸が試作台数である。図５において、中心波長の差の絶対値の平均は、本願発明に係る光波長合分波器が０．００１２ナノメートルであり、従来の光波長合分波器が０．０４４ナノメートルである。また、中心波長の差の標準偏差は、本願発明に係る光波長合分波器が０．００４ナノメートルであり、従来の光波長合分波器が０．０５７ナノメートルである。よって、本願発明に係る光波長合分波器は、従来の光波長合分波器に比べ、中心波長の差のばらつきを１／１０程度に低減させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の光波長合分波器は、光分合波器や光スイッチ等の光学部品として光ファイバー通信網で利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本願第１の発明の一の実施形態に係る光波長合分波器の概念図である。
【図２】図１における、第１光導波路と第１スラブ導波路との接続箇所の拡大図である。
【図３】図１における、第２スラブ導波路と第２光導波路との接続箇所の拡大図である。
【図４】本願第２の発明の一の実施形態に係る光波長合分波器の概念図である。
【図５】本願の発明に係る光波長合分波器と従来の光波長合分波器との中心波長の差を示した図である。
【図６】従来の光波長合分波器の概念図である。
【図７】従来の別の光波長合分波器の概念図である。
【図８】エッチング工程における基板の断面図である。
【図９】オーバークラッド層を積層した後の基板の断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０、１１、９０、９１ 光波長合分波器
２１ 第１光導波路
２２ 第１スラブ導波路
２３ チャネル導波路
２４、２４ａ、２４ｂ アレイ導波路
２５ 第２スラブ導波路
２６ 第２光導波路
４０ 第１光導波路の距離
４１ 第１スラブ導波路の中心軸の延長線
４２ 第２光導波路の距離
９２ａ 第１チップ
９２ｂ 第２チップ
９３ チップ
９４ パッケージ
９５ 光源
９６ 基板
９７ａ アンダークラッド層
９７ｂ オーバークラッド層
９８ａ パターン
９８ｂ パターン
９９ フォトレジスト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一定の光導波路長差を有する複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路とアレイ導波路の両端の側に形成されたスラブ導波路をコアに形成した光波長合分波器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アレイ導波路を用いた光波長合分波器は、光ファイバー通信網等で必要とされる波長多重化技術の要となる主要部品として、期待されている。
【０００３】
図６を用いて、従来の光波長合分波器９０を例に、従来の光波長合分波器について説明する。図６は、光波長合分波器９０の概念図である。図６には、第１光導波路２１、第１スラブ導波路２２、チャネル導波路２３、アレイ導波路２４、第２スラブ導波路２５、第２光導波路２６、第１チップ９２ａ、第２チップ９２ｂ及びパッケージ９４が図示されている。
【０００４】
第１チップ９２ａ及び第２チップ９２ｂに、基板上に積層されたコアのパターンとして、第１光導波路２１、第１スラブ導波路２２、チャネル導波路２３、第２スラブ導波路２５及び第２光導波路２６が、形成される。アレイ導波路２４は、複数のチャネル導波路２３からなる。また、パッケージ９４は、第１チップ９２ａ及び第２チップ９２ｂの２つのチップからなる。
【０００５】
光波長合分波器９０は、第１チップ９２ａの第２光導波路２６に入力された光信号を合波して第１光導波路２１から出力することができる。また、光波長合分波器９０は、第２チップ９２ｂの第１光導波路２１に入力された光信号を分波して第２光導波路２６から出力することができる。パッケージ９４に２つのチップが形成されているので、光波長合分波器９０は、合波と分波を同時にすることができる。
【０００６】
図７を用いて、特許文献１で開示される光波長合分波器９１を例に、従来の別の光波長合分波器について説明する。図７は、光波長合分波器９１の概念図である。図７には、第１光導波路２１、第１スラブ導波路２２、チャネル導波路２３、アレイ導波路２４ａ、アレイ導波路２４ｂ、第２スラブ導波路２５、第２光導波路２６及びチップ９３が図示されている。
【０００７】
チップ９３に、基板上に積層されたコアのパターンとして、第１光導波路２１、第１スラブ導波路２２、チャネル導波路２３、第２スラブ導波路２５及び第２光導波路２６が、２組形成される。言い換えると、チップ９３は、合波及び分波を同時にすることができる２つのパターンが形成される。チップ９３に２つのパターンが形成されているので、光波長合分波器９１は、合波及び分波を同時にすることができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１４２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図６の光波長合分波器９０は、２つのチップを備えるので、大型で製造コストが高くなる課題がある。図７の光波長合分波器９１は、図６の光波長合分波器９０の課題を解決する為になされたものである。
【００１０】
しかし、図７の光波長合分波器９１は、２つのパターンの中心波長の差が原因となり、光学特性が劣化する課題がある。図８及び図９を用いて、前述した課題について説明する。
【００１１】
図８は、エッチング工程における基板の断面図である。図８には、光源９５、基板９６、アンダークラッド層９７ａ、パターン９８ａ、パターン９８ｂ及びフォトレジスト９９が図示されている。
【００１２】
フォトリソグラフィ及びエッチングで前述したコアにパターンを形成する際、所望の回路が描かれたフォトマスク（図８には図示していない。）を介して、フォトレジスト９９は、露光される。フォトレジスト９９の露光面と光源９５の出力光とのなす角が同じであれば、パターン９８ａ及びパターン９８ｂの形状は、略同一になる（図８には図示していない。）。だが、フォトレジスト９９の露光面と光源９５の出力光とのなす角は、基板９６の位置によって異なることがある（図８を参照。）。特に、図７のアレイ導波路２４ａ及びアレイ導波路２４ｂのように位置が離れる箇所では、フォトレジスト９９の露光面と光源９５の出力光とのなす角は、異なる場合がある。フォトレジスト９９の露光面と光源９５の出力光とのなす角が異なる状態でフォトレジスト９９を露光し、エッチングを行うと、パターン９８ａ及びパターン９８ｂの形状は、異なる場合がある。例えば、パターン９８ａの断面は、平行四辺形であるが、パターン９８ｂの断面の形状は、長方形となっている。
【００１３】
また、エッチング条件によっては、パターン９８ａ及びパターン９８ｂの厚みが異なることもある（図８には図示していない。）。パターン９８ａ及びパターン９８ｂの形状や厚みが異なると、光波長合分波器９１は、２つのパターンの光路長が異なる場合がある。２つのパターンの光路長が異なると、光波長合分波器９１は、中心波長の差を有することになる。
【００１４】
図９は、オーバークラッド層を積層した後の基板の断面図である。図９には、基板９６、アンダークラッド層９７ａ、オーバークラッド層９７ｂ、パターン９８ａ及びパターン９８ｂが図示されている。
【００１５】
図９に示すように、形状や厚みが異なるパターン９８ａ及びパターン９８ｂが形成された基板９６に、オーバークラッド層９７ｂを積層すると、オーバークラッド層９７ｂ及びアンダークラッド層９７ａからなるクラッド層の肉厚は、均一とならない。クラッド層の肉厚が均一でないと、内部応力が均一とならずに、クラッド層内部の屈折率が変化する。クラッド層内部の屈折率が変化すると、光波長合分波器９１は、２つのパターンの光路長が異なる場合がある。２つのパターンの光路長が異なると、光波長合分波器９１は、中心波長の差を有することになる。
【００１６】
基板を加熱又は冷却して、中心波長は、調整できることが知られている。例えば、ヒーターやペルチェ素子を用いて、基板を加熱又は冷却することができる。だが、光波長合分波器９１は、チップ９３に２つのパターンが形成されているので、加熱又は冷却して中心波長を調整することは難しい。
【００１７】
上記をまとめると、エッチング条件等の違いで、図７の光波長合分波器９１は、コアに形成されるパターンの形状や厚みが異なり、クラッド層の肉厚が均一にならず、中心波長の差を有することがある。中心波長の差を有する光波長合分波器９１は、光学特性が劣化する課題がある。
【００１８】
本発明は、前記課題を解決する為になされたもので、小型で光学特性が劣化しにくい光波長合分波器を提供することを目的とする。また、２系統の光通信網を伝搬する前記光信号をそれぞれ分波、合波及び分波又はそれぞれ分波することができる光波長合分波器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、本願第１の発明は、（０．５＋Ｎ）に所定の長さを乗じた距離で隣接し、前記第１スラブ導波路の中心軸の延長線が前記２本の第１光導波路の中間点を通過する前記２本の第１光導波路と所定の長さの半分の距離で隣接する前記複数の第２光導波路とを備える光波長合分波器である。
【００２０】
具体的に、本願第１の発明は、基板上に形成されたクラッド層と前記クラッド層に囲まれ前記クラッド層より高い屈折率のコアとを有し、前記コアのパターンとして、複数の波長の光信号を伝搬する２本の第１光導波路と、前記第１光導波路の一方の端に接続し、光信号を回折する第１スラブ導波路と、一定の光導波路長差を有し、一方の端が前記第１スラブ導波路の前記第１光導波路が位置する側と対向する側に接続する複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、前記アレイ導波路の他方の端に接続し、光信号を回折する第２スラブ導波路と、前記第２スラブ導波路の前記アレイ導波路が位置する側と対向する側に接続し、光信号を伝搬する複数の第２光導波路と、が形成された光波長合分波器であって、前記２本の第１光導波路は、（０．５＋Ｎ）に所定の長さを乗じた距離で隣接し、前記第１スラブ導波路の中心軸の延長線は、前記２本の第１光導波路の中間点を通過し、前記複数の第２光導波路は、前記所定の長さの半分の距離で隣接することを特徴とする光波長合分波器（但し、Ｎは零又は任意の自然数。）である。
【００２１】
前記光波長合分波器は、中心波長の差を少なくしつつ、前記パターンを１つのチップに形成することができる。従って、小型で光学特性が劣化しにくい光波長合分波器を提供することができる。
【００２２】
上記目的を達成するために、本願第２の発明は、第２スラブ導波路が結合点の一部又は全部及び中間点の一部又は全部に形成され、一方の第１光導波路及び他方の第１光導波路が一方の前記第１光導波路及び他方の第１光導波路の中間点を第１スラブ導波路の中心軸の延長線が通過し、一方の第１光導波路を伝搬する光信号が結合点の一部又は全部に形成された第２光導波路との間で結合し、他の前記第１光導波路を伝搬する光信号が中間点の一部又は全部に形成された第２光導波路との間で結合するように形成される光波長合分波器である。
【００２３】
具体的に、本願第２の発明は、基板上に形成されたクラッド層と前記クラッド層に囲まれ前記クラッド層より高い屈折率のコアとを有し、前記コアのパターンとして、一定の波長間隔を有する光信号を伝搬する２本の第１光導波路と、前記第１光導波路の一方の端に接続し、光信号を回折する第１スラブ導波路と、一定の光導波路長差を有し、一方の端が前記第１スラブ導波路の前記第１光導波路が位置する側と対向する側に接続する複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、前記アレイ導波路の他方の端に接続し、光信号を回折する第２スラブ導波路と、前記第２スラブ導波路の前記アレイ導波路が位置する側と対向する側に接続し、それぞれが単一の波長の光信号を伝搬する複数の第２光導波路と、が形成された光波長合分波器であって、前記第２光導波路は、一方の前記第１光導波路を伝搬する前記光信号が前記第２スラブ導波路の前記第２光導波路が接続する面に結合する結合点の一部又は全部及び前記第２スラブ導波路の前記結合点の中間となる中間点の一部又は全部に形成され、前記一方の第１光導波路及び他方の前記第１光導波路は、前記一方の第１光導波路及び前記他方の第１光導波路の中間点を前記第１スラブ導波路の中心軸の延長線が通過し、前記一方の第１光導波路を伝搬する前記光信号が前記結合点の一部又は全部に形成された前記第２光導波路に結合し、前記他の第１光導波路を伝搬する前記光信号が前記中間点の一部又は全部に形成された前記第２光導波路に結合するように形成されることを特徴とする光波長合分波器である。
【００２４】
前記光波長合分波器は、中心波長の差を少なくしつつ、前記パターンを１つのチップに形成することができる。従って、小型で光学特性が劣化しにくい光波長合分波器を提供することができる。
【００２５】
本願第２の発明において、前記一方の第１光導波路は、前記一定の波長間隔を有する前記光信号が入力され、前記第２スラブ導波路の前記結合点に形成された前記第２光導波路は、分波された前記単一の波長を有する前記光信号をそれぞれ出力し、前記他方の第１光導波路は、前記一定の波長間隔を有する前記光信号が入力され、前記第２スラブ導波路の前記中間点に形成された前記第２光導波路は、分波された前記単一の波長を有する前記光信号をそれぞれ出力することが好ましい。
【００２６】
前記光波長合分波器は、前記一方の第１光導波路に入力された前記光信号を分波して前記第２光導波路から出力し、前記他方の第１光導波路に入力された前記光信号を分波して前記第２光導波路から出力することができる。従って、２系統の光通信網を伝搬する前記光信号をそれぞれ分波することができる光波長合分波器を提供することができる。
【００２７】
本願第２の発明において、前記第２スラブ導波路の前記結合点に形成された前記第２光導波路は、前記単一の波長を有する前記光信号がそれぞれ入力され、前記一方の第１光導波路は、合波された前記一定の波長間隔を有する前記光信号を出力し、前記他方の第１光導波路は、前記一定の波長間隔を有する前記光信号が入力され、前記第２スラブ導波路の前記中間点に形成された前記第２光導波路は、分波された前記単一の波長を有する前記光信号をそれぞれ出力することが好ましい。
【００２８】
前記光波長合分波器は、前記第２光導波路に入力された前記光信号を合波して前記一方の第１光導波路から出力し、前記他方の第１光導波路に入力された前記光信号を分波して前記第２光導波路から出力することができる。従って、２系統の光通信網を伝搬する前記光信号を合波及び分波することができる光波長合分波器を提供することができる。
【００２９】
本願第２の発明において、前記第２スラブ導波路の前記結合点に形成された前記第２光導波路は、前記単一の波長を有する前記光信号がそれぞれ入力され、前記一方の第１光導波路は、合波された前記一定の波長間隔を有する前記光信号を出力し、前記第２スラブ導波路の前記中間点に形成された前記第２光導波路は、前記単一の波長を有する前記光信号がそれぞれ入力され、前記他方の第１光導波路は、合波された前記一定の波長間隔を有する前記光信号を出力することが好ましい。
【００３０】
前記光波長合分波器は、前記第２光導波路に入力された前記光信号を合波して前記一方の第１光導波路及び前記他方の第１光導波路から出力することができる。従って、２系統の光通信網を伝搬する前記光信号をそれぞれ合波することができる光波長合分波器を提供することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、小型で光学特性が劣化しにくい光波長合分波器を提供することができる。また、２系統の光通信網を伝搬する前記光信号をそれぞれ分波、合波及び分波又はそれぞれ分波することができる光波長合分波器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものでない。
【００３３】
（実施の形態１）
本願第１の実施形態は、基板上に形成されたクラッド層と前記クラッド層に囲まれ前記クラッド層より高い屈折率のコアとを有し、前記コアのパターンとして、複数の波長の光信号を伝搬する２本の第１光導波路と、前記第１光導波路の一方の端に接続し、光信号を回折する第１スラブ導波路と、一定の光導波路長差を有し、一方の端が前記第１スラブ導波路の前記第１光導波路が位置する側と対向する側に接続する複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、前記アレイ導波路の他方の端に接続し、光信号を回折する第２スラブ導波路と、前記第２スラブ導波路の前記アレイ導波路が位置する側と対向する側に接続し、光信号を伝搬する複数の第２光導波路と、が形成された光波長合分波器であって、前記２本の第１光導波路は、（０．５＋Ｎ）に所定の長さを乗じた距離で隣接し、前記第１スラブ導波路の中心軸の延長線は、前記２本の第１光導波路の中間点を通過し、前記複数の第２光導波路は、前記所定の長さの半分の距離で隣接することを特徴とする光波長合分波器（但し、Ｎは零又は任意の自然数。）である。
【００３４】
図１から図３を用いて第１の実施形態に係る光波長合分波器１０を説明する。図１は、光波長合分波器１０の概念図である。光波長合分波器１０は、第１光導波路２１、第１スラブ導波路２２、チャネル導波路２３、アレイ導波路２４、第２スラブ導波路２５及び第２光導波路２６を備える。
【００３５】
図２は、第１光導波路２１と第１スラブ導波路２２との接続箇所の拡大図である。図２には、第１光導波路２１、第１スラブ導波路２２、第１光導波路の距離４０及び第１スラブ導波路の中心軸の延長線４１が図示されている。
【００３６】
図３は、第２スラブ導波路２５と第２光導波路２６との接続箇所の拡大図である。図３には、第２スラブ導波路２５、第２光導波路２６及び第２光導波路の距離４２が図示されている。
【００３７】
光波長合分波器１０の製造について説明する。光波長合分波器１０は、基板（図１から図３には図示していない。）に形成されてもよい。例えば、基板の素材としては、シリコン（Ｓｉ）又は石英ガラス（ＳｉＯ２）をあげることができる。クラッド層は、前述した基板に石英ガラスを積層して形成してもよい。コアは、屈折率を高くする不純物を混合した石英ガラスを前述したクラッド層に積層して形成してもよい。例えば、クラッド層やコアを積層する方法としては、火炎蓄積法（ＦＨＤ法）、ＣＶＤ法（化学気相成長法）又はスパッタ法をあげることができる。
【００３８】
また、クラッド層は、屈折率を低くする不純物を混合した石英ガラスを前述した基板に積層して形成してもよい。コアは、前述したクラッド層に石英ガラスを積層して形成してもよい。
【００３９】
例えば、フォトリソグラフィ及びエッチングで前述したコアにパターンとして、第１光導波路２１、第１スラブ導波路２２、チャネル導波路２３、アレイ導波路２４、第２スラブ導波路２５及び第２光導波路２６は、形成されてもよい。
【００４０】
図２に示すように、２本の第１光導波路２１の中間点を第１スラブ導波路の中心軸の延長線４１が通過するように、２本の第１光導波路２１は、形成されてもよい。
【００４１】
また、２本の第１光導波路２１は、第１光導波路の距離４０が（０．５＋Ｎ）に所定の長さＡを乗じた距離となるように形成されてもよい。Ｎは、零又は任意の自然数である。なお、所定の長さＡは、後述する第２導波路の形成にも関係する。
【００４２】
所定の長さＡは、光波長合分波器１０の中心波長、チャネル数及び波長間隔より試算してもよい。例えば、所定の長さＡは、１０マイクロメートル、２０マイクロメートル等であってもよい。また、第１光導波路の距離４０は、３０マイクロメートル、６０マイクロメートルであってもよい。なお、所定の長さＡ及び第１光導波路の距離４０は、上記に限定されるものではない。
【００４３】
第１スラブ導波路２２は、第１光導波路２１の一方の端に接続するように形成されてもよい。
【００４４】
複数のチャネル導波路２３は、一方の端が第１スラブ導波路２２の第１光導波路２１が位置する側と対向する側に接続するように形成されてもよい。また、チャネル導波路２３のそれぞれは、一定の光導波路長差を有する。アレイ導波路２４は、複数のチャネル導波路２３からなるものである。
【００４５】
第２スラブ導波路２５は、アレイ導波路２４の第１スラブ導波路２２に接続する端と対向する他方の端に接続するように形成されてもよい。
【００４６】
第２光導波路２６は、第２スラブ導波路２５のアレイ導波路２４が位置する側と対向する側に接続するように形成されてもよい。図３に示すように、第２光導波路２６は、第２光導波路の距離４２が所定の長さＡの半分となるように形成されてもよい。
【００４７】
前述したコアに、第１光導波路２１、第１スラブ導波路２２、チャネル導波路２３、アレイ導波路２４、第２スラブ導波路２５及び第２光導波路２６をパターンとして形成したら、クラッド層を再度積層してもよい。
【００４８】
クラッド層を再度積層したら、前述した基板を、１０００度以上で加熱してもよい。前述した基板の上面に積層したクラッド層と再度積層したクラッド層の屈折率が同じであれば、加熱後に一体となり１つのクラッド層を形成する。
【００４９】
なお、以下のようにすると、後述する第２の実施形態に係る光波長合分波器１１を製造することができる。第２光導波路２６は、一方の第１光導波路２１を伝搬する光信号が、第２スラブ導波路２５の第２光導波路２６が接続する面に結合する結合点の全てに形成されてもよい。また、第２光導波路２６は、前述した結合点の一部に形成されてもよい。さらに、第２光導波路２６は、第２スラブ導波路２５の第２光導波路２６が接続する面であって、前述した結合点の中間となる中間点の全てに形成されてもよい。また、第２光導波路２６は、前述した第２スラブ導波路２５の中間点の一部に形成されてもよい。
【００５０】
一方の第１光導波路２１及び他方の第１光導波路２１は、一方の第１光導波路２１及び他方の第１光導波路２１の中間点を第１スラブ導波路２２の中心軸の延長線が通過するように形成される。一方の第１光導波路２１は、一方の第１光導波路２１を伝搬する光信号が前述した結合点の一部又は全部に形成された第２光導波路２６との間で結合するように形成される。また、他方の第１光導波路２１は、他方の第１光導波路２１を伝搬する光信号が前述した第２スラブ導波路２５の中間点の一部又は全部に形成された第２光導波路２６との間で結合するように形成される。
【００５１】
すなわち、前述した結合点とは、一方の第１光導波路２１を伝搬する光信号が分波されて、第２スラブ導波路２５の第２光導波路２６が接続する面に結合する箇所となる。また、前述した第２スラブ導波路２５の中間点とは、他方の第１光導波路２１を伝搬する光信号が分波されて、第２スラブ導波路２５の第２光導波路２６が接続する面に結合する箇所となる。以上のように、第２の実施形態に係る光波長合分波器１１を製造することができる。
【００５２】
光波長合分波器１０が、小型で光学特性が劣化しにくい点について説明する。光波長合分波器１０は、同じパターンを前述したコアの離れた場所に形成する必要はない。例えば、図１のアレイ導波路２４は、図７のアレイ導波路２４ａ及びアレイ導波路２４ｂのように、離れた場所に形成されることはない。よって、前述したコアの形状や厚みが異なることは少なく、クラッド層の肉厚が均一に近づき、中心波長の差が少なくなる。光波長合分波器１０は、中心波長の差を少なくしつつ、前述したコアに形成するパターンを１つのチップに形成することができる。中心波長の差が少なくなると、光波長合分波器１０は、光学特性が劣化しにくくなる。従って、小型で光学特性が劣化しにくい光波長合分波器を提供することができる。
【００５３】
（実施の形態２）
本願第２の実施形態は、基板上に形成されたクラッド層と前記クラッド層に囲まれ前記クラッド層より高い屈折率のコアとを有し、前記コアのパターンとして、一定の波長間隔を有する光信号を伝搬する２本の第１光導波路と、前記第１光導波路の一方の端に接続し、光信号を回折する第１スラブ導波路と、一定の光導波路長差を有し、一方の端が前記第１スラブ導波路の前記第１光導波路が位置する側と対向する側に接続する複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、前記アレイ導波路の他方の端に接続し、光信号を回折する第２スラブ導波路と、前記第２スラブ導波路の前記アレイ導波路が位置する側と対向する側に接続し、それぞれが単一の波長の光信号を伝搬する複数の第２光導波路と、が形成された光波長合分波器であって、前記第２光導波路は、一方の前記第１光導波路を伝搬する前記光信号が前記第２スラブ導波路の前記第２光導波路が接続する面に結合する結合点の一部又は全部及び前記第２スラブ導波路の前記結合点の中間となる中間点の一部又は全部に形成され、前記一方の第１光導波路及び他方の前記第１光導波路は、前記一方の第１光導波路及び前記他方の第１光導波路の中間点を前記第１スラブ導波路の中心軸の延長線が通過し、前記一方の第１光導波路を伝搬する前記光信号が前記結合点の一部又は全部に形成された前記第２光導波路に結合し、前記他の第１光導波路を伝搬する前記光信号が前記中間点の一部又は全部に形成された前記第２光導波路に結合するように形成されることを特徴とする光波長合分波器である。
【００５４】
図４を用いて、本願第２の実施形態に係る光波長合分波器１１について説明する。図４は、光波長合分波器１１の概念図である。光波長合分波器１１は、第１光導波路２１、第１スラブ導波路２２、チャネル導波路２３、アレイ導波路２４、第２スラブ導波路２５及び第２光導波路２６を備える。
【００５５】
光波長合分波器１１は、前述したように、図１の光波長合分波器１０と同様に製造することができる。
【００５６】
例えば、一定の波長間隔を有する光信号が、第１光導波路２１に入力される。第１光導波路２１から出力された光信号は、第１スラブ導波路２２で回折され、チャネル導波路２３に入力される。それぞれのチャネル導波路２３が一定の光導波路長差を有していることで、チャネル導波路２３から出力された光信号は、位相が一定量ずれることになる。位相が一定量ずれている光信号は、第２スラブ導波路２５で回折された際に互いに干渉する。干渉された結果、光信号は、波長ごとに分波され、特定の第２光導波路２６に出力される。
【００５７】
また、単一の波長を有する光信号は、特定の第２光導波路２６に入力される。第２光導波路２６から出力された光信号は、第２スラブ導波路２５で回折され、チャネル導波路２３に入力される。それぞれのチャネル導波路２３が一定の光導波路長差を有していることで、チャネル導波路２３から出力された光信号は、位相が一定量ずれることになる。位相が一定量ずれている光信号は、第１スラブ導波路２２で回折された際に互いに干渉する。干渉された結果、光信号は、一定の波長間隔で合波され、第１光導波路２１に出力される。
【００５８】
図１の光波長合分波器１０と同様に、光波長合分波器１１は、中心波長の差を少なくしつつ、前述したパターンを１つのチップに形成することができる。従って、小型で光学特性が劣化しにくい光波長合分波器を提供することができる。
【００５９】
本願第２の実施形態において、一方の第１光導波路２１に一定の波長間隔を有する光信号を入力すると、光波長合分波器１１は、第２スラブ導波路２５の結合点に形成された第２光導波路２６から、分波された単一の波長を有する光信号を出力することができる。また、光波長合分波器１１は、他方の第１光導波路２１に一定の波長間隔を有する光信号を入力すると、第２スラブ導波路２５の中間点に形成された第２光導波路２６から、分波された単一の波長を有する光信号を出力することができる。従って、２系統の光通信網を伝搬する光信号をそれぞれ分波することができる光波長合分波器を提供することができる。
【００６０】
本願第２の実施形態において、第２スラブ導波路２５の結合点に形成された第２光導波路２６に単一の波長を有する光信号を入力すると、光波長合分波器１１は、一方の第１光導波路２１から、合波された一定の波長間隔を有する光信号を出力することができる。また、他方の第１光導波路２１に一定の波長間隔を有する光信号を入力すると、光波長合分波器１１は、第２スラブ導波路２５の中間点に形成された第２光導波路２６から、分波された単一の波長を有する光信号を出力することができる。従って、２系統の光通信網を伝搬する光信号を合波及び分波することができる光波長合分波器を提供することができる。
【００６１】
本願第２の実施形態において、第２スラブ導波路２５の結合点に形成された第２光導波路２６に単一の波長を有する光信号を入力すると、光波長合分波器１１は、一方の第１光導波路２１から、合波された一定の波長間隔を有する光信号を出力することができる。また、第２スラブ導波路２５の中間点に形成された第２光導波路２６に単一の波長を有する光信号を入力すると、光波長合分波器１１は、他方の第１光導波路２１から、合波された一定の波長間隔を有する光信号を出力することができる。従って、２系統の光通信網を伝搬する光信号をそれぞれ合波することができる光波長合分波器を提供することができる。
【００６２】
なお、図５は、本願発明に係る光波長合分波器と従来の光波長合分波器の中心波長の差を示した図である。図５は、縦軸が中心波長差、横軸が試作台数である。図５において、中心波長の差の絶対値の平均は、本願発明に係る光波長合分波器が０．００１２ナノメートルであり、従来の光波長合分波器が０．０４４ナノメートルである。また、中心波長の差の標準偏差は、本願発明に係る光波長合分波器が０．００４ナノメートルであり、従来の光波長合分波器が０．０５７ナノメートルである。よって、本願発明に係る光波長合分波器は、従来の光波長合分波器に比べ、中心波長の差のばらつきを１／１０程度に低減させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の光波長合分波器は、光分合波器や光スイッチ等の光学部品として光ファイバー通信網で利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本願第１の発明の一の実施形態に係る光波長合分波器の概念図である。
【図２】図１における、第１光導波路と第１スラブ導波路との接続箇所の拡大図である。
【図３】図１における、第２スラブ導波路と第２光導波路との接続箇所の拡大図である。
【図４】本願第２の発明の一の実施形態に係る光波長合分波器の概念図である。
【図５】本願の発明に係る光波長合分波器と従来の光波長合分波器との中心波長の差を示した図である。
【図６】従来の光波長合分波器の概念図である。
【図７】従来の別の光波長合分波器の概念図である。
【図８】エッチング工程における基板の断面図である。
【図９】オーバークラッド層を積層した後の基板の断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０、１１、９０、９１ 光波長合分波器
２１ 第１光導波路
２２ 第１スラブ導波路
２３ チャネル導波路
２４、２４ａ、２４ｂ アレイ導波路
２５ 第２スラブ導波路
２６ 第２光導波路
４０ 第１光導波路の距離
４１ 第１スラブ導波路の中心軸の延長線
４２ 第２光導波路の距離
９２ａ 第１チップ
９２ｂ 第２チップ
９３ チップ
９４ パッケージ
９５ 光源
９６ 基板
９７ａ アンダークラッド層
９７ｂ オーバークラッド層
９８ａ パターン
９８ｂ パターン
９９ フォトレジスト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたクラッド層と前記クラッド層に囲まれ前記クラッド層より高い屈折率のコアとを有し、前記コアのパターンとして、
複数の波長の光信号を伝搬する２本の第１光導波路と、
前記第１光導波路の一方の端に接続し、光信号を回折する第１スラブ導波路と、
一定の光導波路長差を有し、一方の端が前記第１スラブ導波路の前記第１光導波路が位置する側と対向する側に接続する複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、
前記アレイ導波路の他方の端に接続し、光信号を回折する第２スラブ導波路と、
前記第２スラブ導波路の前記アレイ導波路が位置する側と対向する側に接続し、光信号を伝搬する複数の第２光導波路と、が形成された光波長合分波器であって、
前記２本の第１光導波路は、（０．５＋Ｎ）に所定の長さを乗じた距離で隣接し、前記第１スラブ導波路の中心軸の延長線は、前記２本の第１光導波路の中間点を通過し、前記複数の第２光導波路は、前記所定の長さの半分の距離で隣接することを特徴とする光波長合分波器（但し、Ｎは零又は任意の自然数。）。
【請求項２】
基板上に形成されたクラッド層と前記クラッド層に囲まれ前記クラッド層より高い屈折率のコアとを有し、前記コアのパターンとして、
一定の波長間隔を有する光信号を伝搬する２本の第１光導波路と、
前記第１光導波路の一方の端に接続し、光信号を回折する第１スラブ導波路と、
一定の光導波路長差を有し、一方の端が前記第１スラブ導波路の前記第１光導波路が位置する側と対向する側に接続する複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、
前記アレイ導波路の他方の端に接続し、光信号を回折する第２スラブ導波路と、
前記第２スラブ導波路の前記アレイ導波路が位置する側と対向する側に接続し、それぞれが単一の波長の光信号を伝搬する複数の第２光導波路と、が形成された光波長合分波器であって、
前記第２光導波路は、一方の前記第１光導波路を伝搬する前記光信号が前記第２スラブ導波路の前記第２光導波路が接続する面に結合する結合点の一部又は全部及び前記第２スラブ導波路の前記結合点の中間となる中間点の一部又は全部に形成され、前記一方の第１光導波路及び他方の前記第１光導波路は、前記一方の第１光導波路及び前記他方の第１光導波路の中間点を前記第１スラブ導波路の中心軸の延長線が通過し、前記一方の第１光導波路を伝搬する前記光信号が前記結合点の一部又は全部に形成された前記第２光導波路に結合し、前記他の第１光導波路を伝搬する前記光信号が前記中間点の一部又は全部に形成された前記第２光導波路に結合するように形成されることを特徴とする光波長合分波器。
【請求項３】
前記一方の第１光導波路は、前記一定の波長間隔を有する前記光信号が入力され、前記第２スラブ導波路の前記結合点に形成された前記第２光導波路は、分波された前記単一の波長を有する前記光信号をそれぞれ出力し、前記他方の第１光導波路は、前記一定の波長間隔を有する前記光信号が入力され、前記第２スラブ導波路の前記中間点に形成された前記第２光導波路は、分波された前記単一の波長を有する前記光信号をそれぞれ出力することを特徴とする請求項２に記載の光波長合分波器。
【請求項４】
前記第２スラブ導波路の前記結合点に形成された前記第２光導波路は、前記単一の波長を有する前記光信号がそれぞれ入力され、前記一方の第１光導波路は、合波された前記一定の波長間隔を有する前記光信号を出力し、前記他方の第１光導波路は、前記一定の波長間隔を有する前記光信号が入力され、前記第２スラブ導波路の前記中間点に形成された前記第２光導波路は、分波された前記単一の波長を有する前記光信号をそれぞれ出力することを特徴とする請求項２に記載の光波長合分波器。
【請求項５】
前記第２スラブ導波路の前記結合点に形成された前記第２光導波路は、前記単一の波長を有する前記光信号がそれぞれ入力され、前記一方の第１光導波路は、合波された前記一定の波長間隔を有する前記光信号を出力し、前記第２スラブ導波路の前記中間点に形成された前記第２光導波路は、前記単一の波長を有する前記光信号がそれぞれ入力され、前記他方の第１光導波路は、合波された前記一定の波長間隔を有する前記光信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の光波長合分波器。
【請求項１】
基板上に形成されたクラッド層と前記クラッド層に囲まれ前記クラッド層より高い屈折率のコアとを有し、前記コアのパターンとして、
複数の波長の光信号を伝搬する２本の第１光導波路と、
前記第１光導波路の一方の端に接続し、光信号を回折する第１スラブ導波路と、
一定の光導波路長差を有し、一方の端が前記第１スラブ導波路の前記第１光導波路が位置する側と対向する側に接続する複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、
前記アレイ導波路の他方の端に接続し、光信号を回折する第２スラブ導波路と、
前記第２スラブ導波路の前記アレイ導波路が位置する側と対向する側に接続し、光信号を伝搬する複数の第２光導波路と、が形成された光波長合分波器であって、
前記２本の第１光導波路は、（０．５＋Ｎ）に所定の長さを乗じた距離で隣接し、前記第１スラブ導波路の中心軸の延長線は、前記２本の第１光導波路の中間点を通過し、前記複数の第２光導波路は、前記所定の長さの半分の距離で隣接することを特徴とする光波長合分波器（但し、Ｎは零又は任意の自然数。）。
【請求項２】
基板上に形成されたクラッド層と前記クラッド層に囲まれ前記クラッド層より高い屈折率のコアとを有し、前記コアのパターンとして、
一定の波長間隔を有する光信号を伝搬する２本の第１光導波路と、
前記第１光導波路の一方の端に接続し、光信号を回折する第１スラブ導波路と、
一定の光導波路長差を有し、一方の端が前記第１スラブ導波路の前記第１光導波路が位置する側と対向する側に接続する複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、
前記アレイ導波路の他方の端に接続し、光信号を回折する第２スラブ導波路と、
前記第２スラブ導波路の前記アレイ導波路が位置する側と対向する側に接続し、それぞれが単一の波長の光信号を伝搬する複数の第２光導波路と、が形成された光波長合分波器であって、
前記第２光導波路は、一方の前記第１光導波路を伝搬する前記光信号が前記第２スラブ導波路の前記第２光導波路が接続する面に結合する結合点の一部又は全部及び前記第２スラブ導波路の前記結合点の中間となる中間点の一部又は全部に形成され、前記一方の第１光導波路及び他方の前記第１光導波路は、前記一方の第１光導波路及び前記他方の第１光導波路の中間点を前記第１スラブ導波路の中心軸の延長線が通過し、前記一方の第１光導波路を伝搬する前記光信号が前記結合点の一部又は全部に形成された前記第２光導波路に結合し、前記他の第１光導波路を伝搬する前記光信号が前記中間点の一部又は全部に形成された前記第２光導波路に結合するように形成されることを特徴とする光波長合分波器。
【請求項３】
前記一方の第１光導波路は、前記一定の波長間隔を有する前記光信号が入力され、前記第２スラブ導波路の前記結合点に形成された前記第２光導波路は、分波された前記単一の波長を有する前記光信号をそれぞれ出力し、前記他方の第１光導波路は、前記一定の波長間隔を有する前記光信号が入力され、前記第２スラブ導波路の前記中間点に形成された前記第２光導波路は、分波された前記単一の波長を有する前記光信号をそれぞれ出力することを特徴とする請求項２に記載の光波長合分波器。
【請求項４】
前記第２スラブ導波路の前記結合点に形成された前記第２光導波路は、前記単一の波長を有する前記光信号がそれぞれ入力され、前記一方の第１光導波路は、合波された前記一定の波長間隔を有する前記光信号を出力し、前記他方の第１光導波路は、前記一定の波長間隔を有する前記光信号が入力され、前記第２スラブ導波路の前記中間点に形成された前記第２光導波路は、分波された前記単一の波長を有する前記光信号をそれぞれ出力することを特徴とする請求項２に記載の光波長合分波器。
【請求項５】
前記第２スラブ導波路の前記結合点に形成された前記第２光導波路は、前記単一の波長を有する前記光信号がそれぞれ入力され、前記一方の第１光導波路は、合波された前記一定の波長間隔を有する前記光信号を出力し、前記第２スラブ導波路の前記中間点に形成された前記第２光導波路は、前記単一の波長を有する前記光信号がそれぞれ入力され、前記他方の第１光導波路は、合波された前記一定の波長間隔を有する前記光信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の光波長合分波器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−９４０６３（Ｐ２００７−９４０６３Ａ）
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２８３９５２（Ｐ２００５−２８３９５２）
【出願日】平成１７年９月２９日（２００５．９．２９）
【出願人】（５９１２３０２９５）ＮＴＴエレクトロニクス株式会社 (565)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２９日（２００５．９．２９）
【出願人】（５９１２３０２９５）ＮＴＴエレクトロニクス株式会社 (565)
【Ｆターム（参考）】
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