JP2001215349A - 波長多重光信号の合分波方式 - Google Patents
波長多重光信号の合分波方式Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】多チャンネルの合分波方式を提供する。
【解決手段】光フィルタとＡＷＧ型の光合分波器との組
よりなるユニットの複数個を階層的に使用することゝ
し、多数の単一波長の光（チャンネル）を有する波長多
重光信号を、先ず、第１段のユニットの光フィルタに入
射して、その第１段ユニットのＡＷＧ型の光合分波器が
受け入れることができるチャンネル数だけの光信号を透
過させて、その第１段ユニットのＡＷＧ型の光合分波器
に入射して、そのチャンネル数だけの光信号をそれぞれ
のチャンネルに分波し、残余のチャンネルの光信号は、
一括、第２段のユニットの光フィルタに入射するように
してなす階層的光合分波工程を順次実行させる波長多重
光信号の合分波方式である。
よりなるユニットの複数個を階層的に使用することゝ
し、多数の単一波長の光（チャンネル）を有する波長多
重光信号を、先ず、第１段のユニットの光フィルタに入
射して、その第１段ユニットのＡＷＧ型の光合分波器が
受け入れることができるチャンネル数だけの光信号を透
過させて、その第１段ユニットのＡＷＧ型の光合分波器
に入射して、そのチャンネル数だけの光信号をそれぞれ
のチャンネルに分波し、残余のチャンネルの光信号は、
一括、第２段のユニットの光フィルタに入射するように
してなす階層的光合分波工程を順次実行させる波長多重
光信号の合分波方式である。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は光導波路回折格子型
の光合分波器(以下、ＡＷＧ型の光合分波器または回路
ということもある。)を使用する波長多重光信号の合分
波方式の改良に関する。特に、ＡＷＧ型の光合分波器を
使用する波長多重光信号の合分波方式に使用可能な波長
帯域を拡張して、リンク系(幹線系)は勿論、アクセス系
（加入者系）においても、各チャンネルを構成するそれ
ぞれの光ファイバ等の光信号伝送路の利用効率を向上す
るとゝもに、ＡＷＧ型の光合分波器を使用する波長多重
光信号の合分波方式を構成する装置をユニット化するこ
とを可能にし、さらに、そのＡＷＧ型の光合分波波方式
に使用する装置の大量生産対応性を向上し、さらには、
特にアクセス系（加入者系）において、チャンネル数の
増加に当たり、既存設備を廃棄することなく、若干の器
具の追加をもって、チャンネル数の増加を可能にする改
良に関する。
の光合分波器(以下、ＡＷＧ型の光合分波器または回路
ということもある。)を使用する波長多重光信号の合分
波方式の改良に関する。特に、ＡＷＧ型の光合分波器を
使用する波長多重光信号の合分波方式に使用可能な波長
帯域を拡張して、リンク系(幹線系)は勿論、アクセス系
（加入者系）においても、各チャンネルを構成するそれ
ぞれの光ファイバ等の光信号伝送路の利用効率を向上す
るとゝもに、ＡＷＧ型の光合分波器を使用する波長多重
光信号の合分波方式を構成する装置をユニット化するこ
とを可能にし、さらに、そのＡＷＧ型の光合分波波方式
に使用する装置の大量生産対応性を向上し、さらには、
特にアクセス系（加入者系）において、チャンネル数の
増加に当たり、既存設備を廃棄することなく、若干の器
具の追加をもって、チャンネル数の増加を可能にする改
良に関する。
【０００２】
【従来の技術】光を信号媒体として使用してなす通信方
式においては、各加入者等の送信端からの信号をもっ
て、１３１０ｎｍ帯域、１５５０ｎｍ帯域等の光搬送波
を変調して伝送することゝされているが、光ファイバ等
の光信号伝送路の利用効率を向上するため波長多重変調
方式が使用されることが一般である。光を信号媒体とし
て使用してなす通信方式においては、理論的には、光フ
ァイバ等の光信号伝送路の１本毎に１００００チャンネ
ル程度を乗せる波長多重変調方式とすることが可能であ
る筈であるが、現在の技術水準においては、クロストー
クを避けるために、各チャンネル相互間に約０.４ｎｍ
以上の波長間隔を設ける必要があるので、光信号伝送路
の１本当たりのチャンネル数をそれ程多くすることはで
きない。それでも、光ファイバ等の光信号伝送路の１本
毎に乗せるチャンネル数を、幹線伝送路においてはでき
るだけ多くして、できれば数千チャンネル程度にするこ
とが望ましい。そして、通信需要の少ない支線伝送路に
おいては、光ファイバ等の光信号伝送路の１本毎に乗せ
るチャンネル数を、１０００チャンネル、１００チャン
ネルのように、次第に小さくすることが望ましい。この
概念を実現するため、光波長多重変調方式においては、
光合分波器が必須である。光ファイバ等の光信号伝送路
の数そのものを、幹線伝送路においては多くしておき、
支線伝送路においては次第に少なくしておくことは当然
であるが、それに加えて、支線伝送路においては光ファ
イバ等の光信号伝送路の１本毎に乗せる波長帯域をある
範囲に限定しておき、幹線伝送路においては、それらの
波長帯域の全てを使用するようにすることができるから
である。
式においては、各加入者等の送信端からの信号をもっ
て、１３１０ｎｍ帯域、１５５０ｎｍ帯域等の光搬送波
を変調して伝送することゝされているが、光ファイバ等
の光信号伝送路の利用効率を向上するため波長多重変調
方式が使用されることが一般である。光を信号媒体とし
て使用してなす通信方式においては、理論的には、光フ
ァイバ等の光信号伝送路の１本毎に１００００チャンネ
ル程度を乗せる波長多重変調方式とすることが可能であ
る筈であるが、現在の技術水準においては、クロストー
クを避けるために、各チャンネル相互間に約０.４ｎｍ
以上の波長間隔を設ける必要があるので、光信号伝送路
の１本当たりのチャンネル数をそれ程多くすることはで
きない。それでも、光ファイバ等の光信号伝送路の１本
毎に乗せるチャンネル数を、幹線伝送路においてはでき
るだけ多くして、できれば数千チャンネル程度にするこ
とが望ましい。そして、通信需要の少ない支線伝送路に
おいては、光ファイバ等の光信号伝送路の１本毎に乗せ
るチャンネル数を、１０００チャンネル、１００チャン
ネルのように、次第に小さくすることが望ましい。この
概念を実現するため、光波長多重変調方式においては、
光合分波器が必須である。光ファイバ等の光信号伝送路
の数そのものを、幹線伝送路においては多くしておき、
支線伝送路においては次第に少なくしておくことは当然
であるが、それに加えて、支線伝送路においては光ファ
イバ等の光信号伝送路の１本毎に乗せる波長帯域をある
範囲に限定しておき、幹線伝送路においては、それらの
波長帯域の全てを使用するようにすることができるから
である。
【０００３】伝統的な光合分波回路としては、方向性結
合器と、マッハツエンダ干渉型光合分波回路と、干渉膜
フィルタ型光合分波回路とが知られている。干渉膜フィ
ルタ型光合分波回路には、ある範囲の波長帯域を一括し
てパスまたはストップする、所謂、バンドパスフィルタ
型のものもあるが、方向性結合器とマッハツエンダ干渉
型光合分波回路とは、いずれも、ある波長をもってパス
波長域とストップ波長域とに分割する、所謂、ハイパス
フィルタまたはローパスフィルタ型のものである。いず
れにせよ、これらの光合分波回路は、連続する短い波長
間隔をもって隔てられる複数の波長すなわち複数のチャ
ンネルよりなる多重波を、それぞれの単一波長すなわち
それぞれの単一チャンネルに合分波することはできな
い。ところが、連続する短い波長間隔をもって隔てられ
る複数の波長すなわち複数のチャンネルよりなる多重波
を、それぞれの単一波長すなわちそれぞれの単一チャン
ネルに合分波することが可能な光導波路回折格子型合分
波器（上記したとおり、ＡＷＧ型の光合分波器または回
路ということもある。）が開発されて、光波長多重変調
方式を広く実用することが可能になった。
合器と、マッハツエンダ干渉型光合分波回路と、干渉膜
フィルタ型光合分波回路とが知られている。干渉膜フィ
ルタ型光合分波回路には、ある範囲の波長帯域を一括し
てパスまたはストップする、所謂、バンドパスフィルタ
型のものもあるが、方向性結合器とマッハツエンダ干渉
型光合分波回路とは、いずれも、ある波長をもってパス
波長域とストップ波長域とに分割する、所謂、ハイパス
フィルタまたはローパスフィルタ型のものである。いず
れにせよ、これらの光合分波回路は、連続する短い波長
間隔をもって隔てられる複数の波長すなわち複数のチャ
ンネルよりなる多重波を、それぞれの単一波長すなわち
それぞれの単一チャンネルに合分波することはできな
い。ところが、連続する短い波長間隔をもって隔てられ
る複数の波長すなわち複数のチャンネルよりなる多重波
を、それぞれの単一波長すなわちそれぞれの単一チャン
ネルに合分波することが可能な光導波路回折格子型合分
波器（上記したとおり、ＡＷＧ型の光合分波器または回
路ということもある。）が開発されて、光波長多重変調
方式を広く実用することが可能になった。
【０００４】こゝで、上記の従来技術に係る方向性結合
器と、マッハツエンダ干渉型光合分波回路と、干渉膜フ
ィルタ型光合分波回路と、ＡＷＧ型の光合分波回路と
を、それぞれ、図面を参照して、概説する。
器と、マッハツエンダ干渉型光合分波回路と、干渉膜フ
ィルタ型光合分波回路と、ＡＷＧ型の光合分波回路と
を、それぞれ、図面を参照して、概説する。
【０００５】図３・図４参照 まず、方向性結合器は、１０μｍ以下の距離相互に離隔
して配置されておりそれぞれ独立して動作する二つの光
導波路が相互に５０μｍ程度以上の距離（光導波路にそ
う距離であり、本明細書においては、結合長と言う。）
接近している領域（本明細書においては結合点と言
う。）を有すると、その接近している領域（結合点）に
おいて、一方の光導波路を伝播している二つの異なる波
長の波の一つが、他方の光導波路に移転するという性質
を利用したものである。図はその１例を示すが、図３は
平面図であり、図４はそのＡ-Ａ断面図である。図にお
いて、１はシリコン基板であり、２はＳｉＯ２よりなる
下部クラッド層であり、光閉じ込め機能を有する。３は
ゲルマニュウムがドープされたＳｉＯ２よりなり、屈折
率がＳｉＯ２の屈折率より大きなコア層であり、光導波
路の本体をなす。４はＳｉＯ２よりなる上部クラッド層
であり、光閉じ込め機能を有する。図において、矢印Ｂ
の方向に左から波長多重波が入射されると、Ｃ点（結合
点）において、分波され、それぞれの単一波長の光が、
矢印Ｄ・Ｅの方向に射出される。
して配置されておりそれぞれ独立して動作する二つの光
導波路が相互に５０μｍ程度以上の距離（光導波路にそ
う距離であり、本明細書においては、結合長と言う。）
接近している領域（本明細書においては結合点と言
う。）を有すると、その接近している領域（結合点）に
おいて、一方の光導波路を伝播している二つの異なる波
長の波の一つが、他方の光導波路に移転するという性質
を利用したものである。図はその１例を示すが、図３は
平面図であり、図４はそのＡ-Ａ断面図である。図にお
いて、１はシリコン基板であり、２はＳｉＯ２よりなる
下部クラッド層であり、光閉じ込め機能を有する。３は
ゲルマニュウムがドープされたＳｉＯ２よりなり、屈折
率がＳｉＯ２の屈折率より大きなコア層であり、光導波
路の本体をなす。４はＳｉＯ２よりなる上部クラッド層
であり、光閉じ込め機能を有する。図において、矢印Ｂ
の方向に左から波長多重波が入射されると、Ｃ点（結合
点）において、分波され、それぞれの単一波長の光が、
矢印Ｄ・Ｅの方向に射出される。
【０００６】図５・図６参照 次に、マッハツエンダ干渉型光合分波回路は、上記の方
向性結合器において、光導波路の一部が相互に接近して
いる領域（結合点）が２箇所あり、それらの結合点の長
さすなわち結合長がいくらか短く、それらの結合点が相
互に離隔する領域（本明細書においては、光路長差付与
部と言う。）の長さが１０ｍｍ程度ある場合、特に、光
路長差付与部に電圧が印加されて、その中を流れる光の
位相が他方の光導波路の中を流れる光の位相と一致しな
い場合、一方の光導波路を伝播している二つの異なる波
長の光の一方が、高精度に他方の光導波路に移転すると
いう性質を利用したものである。図はその１例を示す
が、図５は平面図であり、図６はそのＦ-Ｆ断面図であ
る。図において、１はシリコン基板であり、２はＳｉＯ
２よりなる下部クラッド層であり、光閉じ込め機能を有
する。３はゲルマニュウムがドープされたＳｉＯ２より
なり、屈折率がＳｉＯ２の屈折率より大きなコア層であ
り、光導波路の本体をなす。４はＳｉＯ２よりなる上部
クラッド層であり、光閉じ込め機能を有する。図におい
て、その長さ（結合長）がいくらか短くされている結合
点はＣとＧとの２箇所あり、それらの結合点Ｃ・Ｇが相
互に離隔する領域（光路長差付与部）の長さは１０ｍｍ
程度である。そして、矢印Ｈの方向に左から波長多重波
が入射されると、結合点Ｃにおいて、波長多重波の１部
は他方の光導波路に移り、位相が一方の光導波路を流れ
る波の位相と位相差をもって結合点Ｇに至り、こゝで、
合波された後、再度高精度に分波されて、それぞれの単
一波長の光が、矢印Ｊ・Ｋの方向に射出される。
向性結合器において、光導波路の一部が相互に接近して
いる領域（結合点）が２箇所あり、それらの結合点の長
さすなわち結合長がいくらか短く、それらの結合点が相
互に離隔する領域（本明細書においては、光路長差付与
部と言う。）の長さが１０ｍｍ程度ある場合、特に、光
路長差付与部に電圧が印加されて、その中を流れる光の
位相が他方の光導波路の中を流れる光の位相と一致しな
い場合、一方の光導波路を伝播している二つの異なる波
長の光の一方が、高精度に他方の光導波路に移転すると
いう性質を利用したものである。図はその１例を示す
が、図５は平面図であり、図６はそのＦ-Ｆ断面図であ
る。図において、１はシリコン基板であり、２はＳｉＯ
２よりなる下部クラッド層であり、光閉じ込め機能を有
する。３はゲルマニュウムがドープされたＳｉＯ２より
なり、屈折率がＳｉＯ２の屈折率より大きなコア層であ
り、光導波路の本体をなす。４はＳｉＯ２よりなる上部
クラッド層であり、光閉じ込め機能を有する。図におい
て、その長さ（結合長）がいくらか短くされている結合
点はＣとＧとの２箇所あり、それらの結合点Ｃ・Ｇが相
互に離隔する領域（光路長差付与部）の長さは１０ｍｍ
程度である。そして、矢印Ｈの方向に左から波長多重波
が入射されると、結合点Ｃにおいて、波長多重波の１部
は他方の光導波路に移り、位相が一方の光導波路を流れ
る波の位相と位相差をもって結合点Ｇに至り、こゝで、
合波された後、再度高精度に分波されて、それぞれの単
一波長の光が、矢印Ｊ・Ｋの方向に射出される。
【０００７】図７・図８参照 第３に、干渉膜フィルタ型の光合分波回路は、例えば、
ＴｉＯ２膜とＳｉＯ２膜との積層体よりなる誘電体干渉
膜が有する光の選択的透過能を利用したものである。図
はその１例を示すが、図７は平面図であり、図８はその
Ｌ-Ｌ断面図である。図において、１はシリコン基板で
あり、２はＳｉＯ２よりなる下部クラッド層であり、光
閉じ込め機能を有する。３はゲルマニュウムがドープさ
れたＳｉＯ２よりなり、屈折率がＳｉＯ２の屈折率より
大きなコア層であり、光導波路の本体をなす。４はＳｉ
Ｏ２よりなる上部クラッド層であり、光閉じ込め機能を
有する。５が光の選択的透過能を有する誘電体干渉膜で
あり、例えば、厚さが０.１７μｍのＴｉＯ２膜１０層
と厚さが０.２７μｍのＳｉＯ２膜１０層との積層体よ
りなる誘電体干渉膜であり、光が通る光導波路に垂直に
配置される必要があるので、従来、光導波路に垂直の方
向にシリコン基板面に溝を穿ち、この溝にインプラント
する方式でファブリゲートされている。図において、矢
印Ｍの方向に左から波長多重波が入射されると、誘電体
干渉膜５において、波長多重波の一部が反射して分波さ
れ、一部は矢印Ｎの方向に射出され、他の一部は矢印Ｐ
の方向に射出される。
ＴｉＯ２膜とＳｉＯ２膜との積層体よりなる誘電体干渉
膜が有する光の選択的透過能を利用したものである。図
はその１例を示すが、図７は平面図であり、図８はその
Ｌ-Ｌ断面図である。図において、１はシリコン基板で
あり、２はＳｉＯ２よりなる下部クラッド層であり、光
閉じ込め機能を有する。３はゲルマニュウムがドープさ
れたＳｉＯ２よりなり、屈折率がＳｉＯ２の屈折率より
大きなコア層であり、光導波路の本体をなす。４はＳｉ
Ｏ２よりなる上部クラッド層であり、光閉じ込め機能を
有する。５が光の選択的透過能を有する誘電体干渉膜で
あり、例えば、厚さが０.１７μｍのＴｉＯ２膜１０層
と厚さが０.２７μｍのＳｉＯ２膜１０層との積層体よ
りなる誘電体干渉膜であり、光が通る光導波路に垂直に
配置される必要があるので、従来、光導波路に垂直の方
向にシリコン基板面に溝を穿ち、この溝にインプラント
する方式でファブリゲートされている。図において、矢
印Ｍの方向に左から波長多重波が入射されると、誘電体
干渉膜５において、波長多重波の一部が反射して分波さ
れ、一部は矢印Ｎの方向に射出され、他の一部は矢印Ｐ
の方向に射出される。
【０００８】図１３・図１４参照 第４に、ＡＷＧ型の光合分波器または回路は、波長多重
波に、それぞれ長さの異なるＡＷＧ型の光導波路群のそ
れぞれを通過させると、その出力端において、それぞれ
のＡＷＧ型の光導波路を通る多重波毎に位相に差が生ず
ることになり、このそれぞれ位相差を有する複数の波長
多重波のそれぞれは、出力側スラブの入力端に、それぞ
れ隣接する別個の位置に並んで入射されることになる。
そして、このそれぞれ位相差を有する波長多重波を、こ
の出力側スラブの互に曲率が異なり対向する二つの曲面
の一方に入射すると、このそれぞれ位相差を有する波長
多重波のそれぞれは相互に干渉して各単一波長の光に分
波され、各単一波長の光が、他方の曲面上のそれぞれ隣
接する位置に並んで射出されることになるという光分波
能と、その逆の方向に光を通過させると発現する合波能
とを利用したものである。図はその１例を示すが、図１
３は平面図であり、図１４はそのＱ-Ｑ断面図（光路に
沿う断面図）である。図において、１はシリコン基板で
あり、２はＳｉＯ２よりなる下部クラッド層であり、光
閉じ込め機能を有する。３はゲルマニュウムがドープさ
れたＳｉＯ２よりなり、屈折率がＳｉＯ２の屈折率より
大きなコア層であり、光導波路の本体をなす。４はＳｉ
Ｏ２よりなる上部クラッド層であり、光閉じ込め機能を
有する。６は、点Ｒから波長多重光を入射させ点Ｓに射
出する１本の入射用光導波路である。７は入射側と射出
側とが相互に対向しておりそれぞれ二つの特定の曲面を
有し（この例においては、光信号は、１本の入射用光導
波路を介して入射するので、入射側には、曲面は必須で
はない。）、平面図が概ね扇形をなす部材であり、当業
界においては入射側スラブ導波路と呼ばれている。この
入射側スラブ導波路７の入射点Ｓに波長多重波が入射さ
れると、入射点Ｓを起点として放射状に広がり、対向す
る面Ｔ上に同時に射出されることになる。８はそれぞれ
特定の長さづゝ異なる長さを有する複数の導波路であ
り、当業界においてはＡＷＧ導波路と呼ばれている。曲
面Ｔ上に同時に射出された波長多重波は、ＡＷＧ導波路
８のそれぞれの中に同時に入射する。そして、それぞれ
のＡＷＧ導波路８中を通る波長多重波は、それぞれのＡ
ＷＧ導波路８中において位相差が与えられて、曲面Ｕ上
のそれぞれ隣接する位置に、概ね同時に射出される。９
は入射側と射出側とが相互に対向しておりそれぞれ特定
の曲面を有し平面図が概ね逆扇形をなす部材であり、当
業界においては、射出側スラブ導波路と呼ばれている。
この射出側スラブ導波路９の入射側曲面Ｕに入射した波
長多重波（相互に位相差を有する複数の波長多重波）
は、この射出側スラブ導波路９において、相互に干渉し
て、分波され、複数の単一波長の光として、射出曲面Ｖ
上の相互に隣接するそれぞれ異なる位置に射出される。
このようにして、分波機能が發現される。１０は複数の
単一波長の光をそれぞれの射出ポートＷに導く射出用光
導波路である。
波に、それぞれ長さの異なるＡＷＧ型の光導波路群のそ
れぞれを通過させると、その出力端において、それぞれ
のＡＷＧ型の光導波路を通る多重波毎に位相に差が生ず
ることになり、このそれぞれ位相差を有する複数の波長
多重波のそれぞれは、出力側スラブの入力端に、それぞ
れ隣接する別個の位置に並んで入射されることになる。
そして、このそれぞれ位相差を有する波長多重波を、こ
の出力側スラブの互に曲率が異なり対向する二つの曲面
の一方に入射すると、このそれぞれ位相差を有する波長
多重波のそれぞれは相互に干渉して各単一波長の光に分
波され、各単一波長の光が、他方の曲面上のそれぞれ隣
接する位置に並んで射出されることになるという光分波
能と、その逆の方向に光を通過させると発現する合波能
とを利用したものである。図はその１例を示すが、図１
３は平面図であり、図１４はそのＱ-Ｑ断面図（光路に
沿う断面図）である。図において、１はシリコン基板で
あり、２はＳｉＯ２よりなる下部クラッド層であり、光
閉じ込め機能を有する。３はゲルマニュウムがドープさ
れたＳｉＯ２よりなり、屈折率がＳｉＯ２の屈折率より
大きなコア層であり、光導波路の本体をなす。４はＳｉ
Ｏ２よりなる上部クラッド層であり、光閉じ込め機能を
有する。６は、点Ｒから波長多重光を入射させ点Ｓに射
出する１本の入射用光導波路である。７は入射側と射出
側とが相互に対向しておりそれぞれ二つの特定の曲面を
有し（この例においては、光信号は、１本の入射用光導
波路を介して入射するので、入射側には、曲面は必須で
はない。）、平面図が概ね扇形をなす部材であり、当業
界においては入射側スラブ導波路と呼ばれている。この
入射側スラブ導波路７の入射点Ｓに波長多重波が入射さ
れると、入射点Ｓを起点として放射状に広がり、対向す
る面Ｔ上に同時に射出されることになる。８はそれぞれ
特定の長さづゝ異なる長さを有する複数の導波路であ
り、当業界においてはＡＷＧ導波路と呼ばれている。曲
面Ｔ上に同時に射出された波長多重波は、ＡＷＧ導波路
８のそれぞれの中に同時に入射する。そして、それぞれ
のＡＷＧ導波路８中を通る波長多重波は、それぞれのＡ
ＷＧ導波路８中において位相差が与えられて、曲面Ｕ上
のそれぞれ隣接する位置に、概ね同時に射出される。９
は入射側と射出側とが相互に対向しておりそれぞれ特定
の曲面を有し平面図が概ね逆扇形をなす部材であり、当
業界においては、射出側スラブ導波路と呼ばれている。
この射出側スラブ導波路９の入射側曲面Ｕに入射した波
長多重波（相互に位相差を有する複数の波長多重波）
は、この射出側スラブ導波路９において、相互に干渉し
て、分波され、複数の単一波長の光として、射出曲面Ｖ
上の相互に隣接するそれぞれ異なる位置に射出される。
このようにして、分波機能が發現される。１０は複数の
単一波長の光をそれぞれの射出ポートＷに導く射出用光
導波路である。
【０００９】
【発明が解決する課題】上記のとおり、ＡＷＧ型の光合
分波器は、連続する短い波長間隔をもって隔てられる複
数の波長の光（複数のチャンネル）をそれぞれの単一波
長の光（チャンネル）に合分波することが可能である
が、その構造的制約から、合分波できる波長（チャンネ
ル）の数はそれ程大きくはなく、最大でも１００程度で
あるという欠点がある。換言すれば、ＡＷＧ導波路を構
成する複数の光導波路の本数に本来的制限はない筈であ
るが、事実上、スラブ導波路の大きさを無限に大きくは
できないから、ＡＷＧ型の光合分波器が合分波できる波
長の光（チャンネル）の数はそれ程大きくはない。その
ため、現在の技術水準において、単一のＡＷＧ型の光合
分波器に許容される波長の光（チャンネル）の数は３０
〜６０程度であり、加入者系においては大きな問題はな
いが、リンク系(局相互間系等幹線系)に広く使用するに
は、なお、改良の余地がある。ＡＷＧ型の光合分波器が
合分波しうるチャンネルの数を増加すれば、光ファイバ
等の光信号伝送路の１本毎に乗せるチャンネル数は増加
することになり、光ファイバ等の光信号伝送路の１本毎
に乗せるチャンネル数が多くなれば、光ファイバ等の光
信号伝送路の利用効率が向上するからである。ところ
で、リンク系(局相互間系等幹線系)においても、増設の
簡易さ・容易さを考慮すると、ＡＷＧ型の光合分波器の
許容波長数（許容チャンネル数）を無限に増加すること
のみが、技術開発の目標とも言いきれないということ
も、明らかな事実である。すなわち、別の観点からは、
光合分波回路のユニット化・大量生産対応性の増大等
も、技術開発の目標として、充分有意義であることは明
らかである。また、既存の設備の通信容量を増加する場
合、既存の設備を廃棄することなく、若干の器具の追加
で、既存の設備の通信容量を増加することも、有意義な
改良である。この改良は、アクセス系（加入者系）にお
いて、特に有意義な改良である。
分波器は、連続する短い波長間隔をもって隔てられる複
数の波長の光（複数のチャンネル）をそれぞれの単一波
長の光（チャンネル）に合分波することが可能である
が、その構造的制約から、合分波できる波長（チャンネ
ル）の数はそれ程大きくはなく、最大でも１００程度で
あるという欠点がある。換言すれば、ＡＷＧ導波路を構
成する複数の光導波路の本数に本来的制限はない筈であ
るが、事実上、スラブ導波路の大きさを無限に大きくは
できないから、ＡＷＧ型の光合分波器が合分波できる波
長の光（チャンネル）の数はそれ程大きくはない。その
ため、現在の技術水準において、単一のＡＷＧ型の光合
分波器に許容される波長の光（チャンネル）の数は３０
〜６０程度であり、加入者系においては大きな問題はな
いが、リンク系(局相互間系等幹線系)に広く使用するに
は、なお、改良の余地がある。ＡＷＧ型の光合分波器が
合分波しうるチャンネルの数を増加すれば、光ファイバ
等の光信号伝送路の１本毎に乗せるチャンネル数は増加
することになり、光ファイバ等の光信号伝送路の１本毎
に乗せるチャンネル数が多くなれば、光ファイバ等の光
信号伝送路の利用効率が向上するからである。ところ
で、リンク系(局相互間系等幹線系)においても、増設の
簡易さ・容易さを考慮すると、ＡＷＧ型の光合分波器の
許容波長数（許容チャンネル数）を無限に増加すること
のみが、技術開発の目標とも言いきれないということ
も、明らかな事実である。すなわち、別の観点からは、
光合分波回路のユニット化・大量生産対応性の増大等
も、技術開発の目標として、充分有意義であることは明
らかである。また、既存の設備の通信容量を増加する場
合、既存の設備を廃棄することなく、若干の器具の追加
で、既存の設備の通信容量を増加することも、有意義な
改良である。この改良は、アクセス系（加入者系）にお
いて、特に有意義な改良である。
【００１０】本発明の目的は、ＡＷＧ型の光合分波器ま
たは回路を使用する波長多重光信号の合分波方式におい
て、その使用可能な波長帯域を拡張して、リンク系(幹
線系)は勿論、アクセス系（加入者系）においても、各
チャンネルを構成するそれぞれの光ファイバ等の光信号
伝送路の利用効率を向上するとゝもに、ＡＷＧ型の光合
分波器または回路を使用する波長多重光信号の合分波方
式を構成する装置をユニット化することを可能にし、さ
らに、そのＡＷＧ型の光合分波波方式を構成する装置の
大量生産対応性を向上し、さらには、既存設備を廃棄す
ることなく、若干の器具の追加をもって、チャンネル数
の増加を可能にすることにある。
たは回路を使用する波長多重光信号の合分波方式におい
て、その使用可能な波長帯域を拡張して、リンク系(幹
線系)は勿論、アクセス系（加入者系）においても、各
チャンネルを構成するそれぞれの光ファイバ等の光信号
伝送路の利用効率を向上するとゝもに、ＡＷＧ型の光合
分波器または回路を使用する波長多重光信号の合分波方
式を構成する装置をユニット化することを可能にし、さ
らに、そのＡＷＧ型の光合分波波方式を構成する装置の
大量生産対応性を向上し、さらには、既存設備を廃棄す
ることなく、若干の器具の追加をもって、チャンネル数
の増加を可能にすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、光フィル
タ（ハイパスフィルタ型光合分波器、ローパスフィルタ
型光合分波回路、または、バンドパスフィルタ型光合分
波器）とＡＷＧ型の光合分波器との組よりなるユニット
の複数個を階層的に使用することゝし、多数の単一波長
の光（チャンネル）を有する波長多重光信号を、先ず、
第１段のユニットの光フィルタ（ハイパスフィルタ型光
合分波器、ローパスフィルタ型光合分波回路、または、
バンドパスフィルタ型光合分波器）に入射して、その第
１段ユニットのＡＷＧ型の光合分波器が受け入れること
ができるチャンネル数だけの光信号を透過させて、その
第１段ユニットのＡＷＧ型の光合分波器に入射して、そ
の中で、そのチャンネル数だけの光信号をそれぞれのチ
ャンネルに分波し、残余のチャンネルの光信号は、一
括、第２段のユニットの光フィルタに入射して、その第
２段ユニットのＡＷＧ型の光合分波器が受け入れること
ができるチャンネル数だけの光信号を透過させて、その
第２段ユニットのＡＷＧ型の光合分波器に入射して、そ
の中で、そのチャンネル数だけの光信号をそれぞれのチ
ャンネルに分波し、残余のチャンネルの光信号は、一
括、第３段のユニットの光フィルタに入射するという階
層的光合分波工程を、順次実行させるという技術思想に
よって達成される。
タ（ハイパスフィルタ型光合分波器、ローパスフィルタ
型光合分波回路、または、バンドパスフィルタ型光合分
波器）とＡＷＧ型の光合分波器との組よりなるユニット
の複数個を階層的に使用することゝし、多数の単一波長
の光（チャンネル）を有する波長多重光信号を、先ず、
第１段のユニットの光フィルタ（ハイパスフィルタ型光
合分波器、ローパスフィルタ型光合分波回路、または、
バンドパスフィルタ型光合分波器）に入射して、その第
１段ユニットのＡＷＧ型の光合分波器が受け入れること
ができるチャンネル数だけの光信号を透過させて、その
第１段ユニットのＡＷＧ型の光合分波器に入射して、そ
の中で、そのチャンネル数だけの光信号をそれぞれのチ
ャンネルに分波し、残余のチャンネルの光信号は、一
括、第２段のユニットの光フィルタに入射して、その第
２段ユニットのＡＷＧ型の光合分波器が受け入れること
ができるチャンネル数だけの光信号を透過させて、その
第２段ユニットのＡＷＧ型の光合分波器に入射して、そ
の中で、そのチャンネル数だけの光信号をそれぞれのチ
ャンネルに分波し、残余のチャンネルの光信号は、一
括、第３段のユニットの光フィルタに入射するという階
層的光合分波工程を、順次実行させるという技術思想に
よって達成される。
【００１２】より正確に表現すれば、本願発明に係る波
長多重光信号の合分波方式は、複数のチャンネル例えば
７００〜２０００ｎｍの波長範囲であり３２５０チャン
ネルをなす波長多重光信号を入射され、特定の波長範囲
例えば７００〜７５０ｎｍの波長範囲であり１２５チャ
ンネルをなす複数の波長多重光信号と残余の波長多重光
信号例えば７５０〜２０００ｎｍの波長範囲であり３１
２５チャンネルをなす複数の波長多重光信号とに合分波
する光フィルタ（ハイパスフィルタ型光合分波器、ロー
パスフィルタ型光合分波回路、または、バンドパスフィ
ルタ型光合分波器）と、前記の特定の波長範囲例えば７
００〜７５０ｎｍの波長範囲であり１２５チャンネルを
なす波長多重光信号を入射され、この複数の波長多重光
信号例えば７００〜７５０ｎｍの波長範囲であり１２５
チャンネルをなす波長多重光信号を、それぞれのチャン
ネルをなす１２５チャンネルの単一波長の光信号に合分
波するＡＷＧ型の光合分波器と、前記の特定の波長範囲
例えば７００〜７５０ｎｍの波長範囲であり１２５チャ
ンネルをなす波長多重光信号を除く残余のチャンネル例
えば７５０〜２０００ｎｍの波長範囲であり３１２５チ
ャンネルをなす複数の波長多重光信号を射出する分岐ポ
ートとよりなる第１段ユニットと、この第１段ユニット
と同様な構成を有し、第１段ユニットが分岐する特定の
波長範囲例えば７５０〜２０００ｎｍの波長範囲であり
３１２５チャンネルをなす複数の波長多重光信号を入射
されて、第１段ユニットと同様に動作する第２段ユニッ
トと、同様な第３段ユニット、第４段ユニット、・・・
と複数のユニットが階層的構成をなしており、入射され
る波長多重光信号を、各段のユニットにおいて、逐次、
分波することゝされている波長多重光信号の合分波方式
である。
長多重光信号の合分波方式は、複数のチャンネル例えば
７００〜２０００ｎｍの波長範囲であり３２５０チャン
ネルをなす波長多重光信号を入射され、特定の波長範囲
例えば７００〜７５０ｎｍの波長範囲であり１２５チャ
ンネルをなす複数の波長多重光信号と残余の波長多重光
信号例えば７５０〜２０００ｎｍの波長範囲であり３１
２５チャンネルをなす複数の波長多重光信号とに合分波
する光フィルタ（ハイパスフィルタ型光合分波器、ロー
パスフィルタ型光合分波回路、または、バンドパスフィ
ルタ型光合分波器）と、前記の特定の波長範囲例えば７
００〜７５０ｎｍの波長範囲であり１２５チャンネルを
なす波長多重光信号を入射され、この複数の波長多重光
信号例えば７００〜７５０ｎｍの波長範囲であり１２５
チャンネルをなす波長多重光信号を、それぞれのチャン
ネルをなす１２５チャンネルの単一波長の光信号に合分
波するＡＷＧ型の光合分波器と、前記の特定の波長範囲
例えば７００〜７５０ｎｍの波長範囲であり１２５チャ
ンネルをなす波長多重光信号を除く残余のチャンネル例
えば７５０〜２０００ｎｍの波長範囲であり３１２５チ
ャンネルをなす複数の波長多重光信号を射出する分岐ポ
ートとよりなる第１段ユニットと、この第１段ユニット
と同様な構成を有し、第１段ユニットが分岐する特定の
波長範囲例えば７５０〜２０００ｎｍの波長範囲であり
３１２５チャンネルをなす複数の波長多重光信号を入射
されて、第１段ユニットと同様に動作する第２段ユニッ
トと、同様な第３段ユニット、第４段ユニット、・・・
と複数のユニットが階層的構成をなしており、入射され
る波長多重光信号を、各段のユニットにおいて、逐次、
分波することゝされている波長多重光信号の合分波方式
である。
【００１３】こゝで、前記の光フィルタには、ハイパス
フィルタ型光合分波器またはローパスフィルタ型光合分
波回路とする場合は、方向性結合器、マッハツエンダ干
渉型光合分波回路、または、干渉膜フィルタ型の光合分
波回路を使用することができ、バンドパスフィルタ型光
合分波器とする場合は、干渉膜フィルタ型の光合分波回
路を使用すればよい。
フィルタ型光合分波器またはローパスフィルタ型光合分
波回路とする場合は、方向性結合器、マッハツエンダ干
渉型光合分波回路、または、干渉膜フィルタ型の光合分
波回路を使用することができ、バンドパスフィルタ型光
合分波器とする場合は、干渉膜フィルタ型の光合分波回
路を使用すればよい。
【００１４】さらに、前記のユニットは、半導体装置を
製造する技術を使用して、１枚の基板上にモノリシック
に形成することができ、その場合は、大量生産対応大生
性が向上する。
製造する技術を使用して、１枚の基板上にモノリシック
に形成することができ、その場合は、大量生産対応大生
性が向上する。
【００１５】また、本発明に係るユニットは、単一のユ
ニットでも、機能することができる。その場合の正確な
表現は、複数のチャンネルをなす波長多重光信号を入射
され特定の波長範囲のチャンネルをなす複数の波長多重
光信号と残余の波長範囲のチャンネルをなす複数の波長
多重光信号とに合分波する光フィルタと、前記の特定の
波長範囲のチャンネルをなす複数の波長多重光信号を入
射されこの複数の波長多重光信号をそれぞれのチャンネ
ルをなす単一波長の光信号に合分波する光導波路回折格
子型の光合分波器と、前記の特定の波長範囲のチャンネ
ルをなす複数の波長多重光信号を除く前記残余の波長範
囲のチャンネルをなす複数の波長多重光信号を射出する
分岐ポートとよりなるユニットよりなる波長多重光信号
の合分波方式となる。
ニットでも、機能することができる。その場合の正確な
表現は、複数のチャンネルをなす波長多重光信号を入射
され特定の波長範囲のチャンネルをなす複数の波長多重
光信号と残余の波長範囲のチャンネルをなす複数の波長
多重光信号とに合分波する光フィルタと、前記の特定の
波長範囲のチャンネルをなす複数の波長多重光信号を入
射されこの複数の波長多重光信号をそれぞれのチャンネ
ルをなす単一波長の光信号に合分波する光導波路回折格
子型の光合分波器と、前記の特定の波長範囲のチャンネ
ルをなす複数の波長多重光信号を除く前記残余の波長範
囲のチャンネルをなす複数の波長多重光信号を射出する
分岐ポートとよりなるユニットよりなる波長多重光信号
の合分波方式となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
三つの実施の形態に係る波長多重光信号の合分波方式の
構成とその振る舞いとその製造方法とを説明する。
三つの実施の形態に係る波長多重光信号の合分波方式の
構成とその振る舞いとその製造方法とを説明する。
【００１７】第１実施例 図１参照 光信号の光源は半導体レーザであり、半導体レーザの発
振波長は、その半導体レーザの活性層を構成する半導体
の禁制帯幅（Ｅｇ）によって決まる基礎吸収端波長の近
傍に存在するので、半導体レーザの活性層の材料（Ｇａ
Ａｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＰ系、ＧａＩｎＰ系、Ａ
ｌＧａＩｎＰ系、ＨｇＣｄＴｅ系等）の選択と混晶比の
選択とによって、可視光範囲を含み紫外光領域から赤外
光領域に及ぶ広い波長範囲であるが、光信号伝送媒体で
ある光ファイバの伝送効率（光透過率）を考慮すると、
実用上使用可能な波長範囲は７００〜２０００ｎｍであ
る。そこで、本実施例において使用する波長範囲は７０
０〜２０００ｎｍとし、各チャンネル相互間の波長間隔
は０.４ｎｍとし、使用チャンネル数は３２５０チャン
ネルとする。図１は、本実施例に係る波長多重光信号の
合分波方式の全体構成を示す。図において、１１は第１
段ユニットをなす光合分波回路であり、第１段ＡＷＧ型
光合分波器１１１と、第１段光フィルタ（ハイパスフィ
ルタ型光合分波器、ローパスフィルタ型光合分波回路、
または、バンドパスフィルタ型光合分波器を使用しうる
が、本実施例においては、ハイパスフィルタ型光合分波
器である。）１１２と、と入力導波路１１３と、結合導
波路１１４と、出力導波路１１５と、分岐導波路１１６
とをもって構成される。そして、入力導波路１１３に
は、波長範囲が７００〜２０００ｎｍである３２５０チ
ャンネルの光信号が入射される。第１段光フィルタ（ハ
イパスフィルタ型光合分波器）１１２により、波長範囲
が７００〜７５０ｎｍの１２５チャンネルの光信号が結
合導波路１１４を介して第１段ＡＷＧ型光合分波器１１
１に入射され、こゝで、各チャンネル毎に分波され、１
２５個の出力導波路１１５を介して射出される。一方、
波長範囲が７５０〜２０００ｎｍである３１２５チャン
ネルの光信号は分岐導波路１１６を介して第２段ユニッ
トをなす光合分波回路１２に入射される。そして、この
第２段ユニットをなす光合分波回路１２が、上記と同様
に動作して、波長範囲が７５０〜８００ｎｍである１２
５チャンネルの光信号は、各チャンネル毎に分波され
る。一方、波長範囲が８００〜２０００ｎｍである３０
００チャンネルの光信号は第３段ユニットをなす光合分
波回路１３に入射される。このようにして、２６段の各
段光合分波回路において、３２５０チャンネルが各チャ
ンネル毎に分波されることになる。こゝで、各段の光フ
ィルタは、上記のとおり、ハイパスフィルタ型光合分波
器またはローパスフィルタ型光合分波回路とする場合
は、方向性結合器でもマッハツエンダ干渉型光合分波回
路でも干渉膜フィルタ型光合分波回路でも使用でき、バ
ンドパスフィルタ型光合分波器とする場合は、干渉膜フ
ィルタ型光合分波回路が使用できる。
振波長は、その半導体レーザの活性層を構成する半導体
の禁制帯幅（Ｅｇ）によって決まる基礎吸収端波長の近
傍に存在するので、半導体レーザの活性層の材料（Ｇａ
Ａｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＰ系、ＧａＩｎＰ系、Ａ
ｌＧａＩｎＰ系、ＨｇＣｄＴｅ系等）の選択と混晶比の
選択とによって、可視光範囲を含み紫外光領域から赤外
光領域に及ぶ広い波長範囲であるが、光信号伝送媒体で
ある光ファイバの伝送効率（光透過率）を考慮すると、
実用上使用可能な波長範囲は７００〜２０００ｎｍであ
る。そこで、本実施例において使用する波長範囲は７０
０〜２０００ｎｍとし、各チャンネル相互間の波長間隔
は０.４ｎｍとし、使用チャンネル数は３２５０チャン
ネルとする。図１は、本実施例に係る波長多重光信号の
合分波方式の全体構成を示す。図において、１１は第１
段ユニットをなす光合分波回路であり、第１段ＡＷＧ型
光合分波器１１１と、第１段光フィルタ（ハイパスフィ
ルタ型光合分波器、ローパスフィルタ型光合分波回路、
または、バンドパスフィルタ型光合分波器を使用しうる
が、本実施例においては、ハイパスフィルタ型光合分波
器である。）１１２と、と入力導波路１１３と、結合導
波路１１４と、出力導波路１１５と、分岐導波路１１６
とをもって構成される。そして、入力導波路１１３に
は、波長範囲が７００〜２０００ｎｍである３２５０チ
ャンネルの光信号が入射される。第１段光フィルタ（ハ
イパスフィルタ型光合分波器）１１２により、波長範囲
が７００〜７５０ｎｍの１２５チャンネルの光信号が結
合導波路１１４を介して第１段ＡＷＧ型光合分波器１１
１に入射され、こゝで、各チャンネル毎に分波され、１
２５個の出力導波路１１５を介して射出される。一方、
波長範囲が７５０〜２０００ｎｍである３１２５チャン
ネルの光信号は分岐導波路１１６を介して第２段ユニッ
トをなす光合分波回路１２に入射される。そして、この
第２段ユニットをなす光合分波回路１２が、上記と同様
に動作して、波長範囲が７５０〜８００ｎｍである１２
５チャンネルの光信号は、各チャンネル毎に分波され
る。一方、波長範囲が８００〜２０００ｎｍである３０
００チャンネルの光信号は第３段ユニットをなす光合分
波回路１３に入射される。このようにして、２６段の各
段光合分波回路において、３２５０チャンネルが各チャ
ンネル毎に分波されることになる。こゝで、各段の光フ
ィルタは、上記のとおり、ハイパスフィルタ型光合分波
器またはローパスフィルタ型光合分波回路とする場合
は、方向性結合器でもマッハツエンダ干渉型光合分波回
路でも干渉膜フィルタ型光合分波回路でも使用でき、バ
ンドパスフィルタ型光合分波器とする場合は、干渉膜フ
ィルタ型光合分波回路が使用できる。
【００１８】図２参照 次に、各段のユニット１１、１２、１３、・・・の構成
を説明する。第１段光合分波回路１１を例として説明す
ると、１１１はＡＷＧ型光合分波器であり、１１２は光
フィルタ（方向性結合器でもマッハツエンダ干渉型光合
分波回路でも干渉膜フィルタハ干渉型光合分波回路でも
よい。）であり、１１３は１本の光ファイバよりなる１
本の入力導波路であり、１１４は１本の光ファイバより
なる１本の結合導波路であり、１１５は１２５本の光フ
ァイバが平面的に集合されている集合型出力導波路であ
り、１１６は１本の光ファイバよりなる１本の分岐導波
路であり、いずれも、プラスチック基板１１上に接着さ
れている。
を説明する。第１段光合分波回路１１を例として説明す
ると、１１１はＡＷＧ型光合分波器であり、１１２は光
フィルタ（方向性結合器でもマッハツエンダ干渉型光合
分波回路でも干渉膜フィルタハ干渉型光合分波回路でも
よい。）であり、１１３は１本の光ファイバよりなる１
本の入力導波路であり、１１４は１本の光ファイバより
なる１本の結合導波路であり、１１５は１２５本の光フ
ァイバが平面的に集合されている集合型出力導波路であ
り、１１６は１本の光ファイバよりなる１本の分岐導波
路であり、いずれも、プラスチック基板１１上に接着さ
れている。
【００１９】ところで、ＡＷＧ型光合分波器１１１は、
シリコン基板上に形成されている、１本のプレーナ型入
力導波路１１１１と、１個の入力側スラブ導波路１１１
２と、複数本（本数に意味はない。）のＡＷＧ型光合分
波器１１１３と、１個の出力側スラブ導波路１１１４
と、１２５本のプレーナ型出力導波路１１１５とよりな
る。ＡＷＧ型光合分波器１１１を構成する部材は、図１
３・図１４に示した従来技術の場合と同様に、いずれ
も、シリコン基板上に形成されたＳｉＯ２層よりなる下
部クラッド層の上に形成されたゲルマニュウムがドープ
されたＳｉＯ２よりなり屈折率がＳｉＯ２の屈折率より
大きなコア層と、その上に形成されたＳｉＯ ２よりなる
上部クラッド層とよりなり、全ての光導波路は接続点を
介さずに連続している。したがって、これを製造するに
は、図１３・図１４を参照して説明した従来技術の場合
と同様に、シリコン基板上にＳｉＯ２層よりなる下部ク
ラッド層を形成し、その上にゲルマニュウムがドープさ
れたＳｉＯ２よりなり屈折率がＳｉＯ２の屈折率より大
きなＳｉＯ層を形成し、このゲルマニュウムがドープさ
れたＳｉＯ２層を図２に示す形状（プレーナ型入力導波
路１１１１と、入力側スラブ導波路１１１２と、ＡＷＧ
型光合分波器１１１３と、出力側スラブ導波路１１１４
と、プレーナ型出力導波路１１１５とが、接続点を介す
ることなく連続して一体とされている形状）にパターニ
ングし、その上にＳｉＯ２よりなる上部クラッド層を形
成すればよい。従来技術の記載において上記してあるよ
うに、ＡＷＧ型の光合分波器または回路は、波長多重波
を、それぞれ長さの異なるＡＷＧ型の光導波路群１１１
３のそれぞれに流すと、その出力端において、それぞれ
のＡＷＧ型の光導波路１１１３を通る多重波毎に位相に
差が生ずることになり、このそれぞれ位相差を有する複
数の波長多重波のそれぞれは、出力側スラブ１１１４の
入力端のそれぞれ隣接する別個の位置に並んで入射され
ることになるから、このそれぞれ位相差を有する波長多
重波を、この出力側スラブ１１１４の互に曲率が異なり
対向する二つの曲面の一方に入射すると、このそれぞれ
位相差を有する波長多重波のそれぞれは相互に干渉して
各単一波長の光に分波され、各単一波長の光が、他方の
曲面上のそれぞれ隣接する位置に並んで射出されること
になるという光分波能を利用したものであるから、入力
側スラブ導波路１１１２は入射側ポートと射出側ポート
とが相互に対向しており、射出側ポートが特定の曲面を
有し平面図が概ね扇形をなす部材である。そして、ＡＷ
Ｇ型光合分波器１１１３は、それぞれ特定の長さづゝ異
なる長さを有する複数の光導波路であり、出力側スラブ
導波路１１１４は入射側と射出側とが相互に対向してお
りそれぞれ特定の曲面を有し平面図が概ね逆扇形をなす
部材である。こゝで、ＡＷＧ型光合分波器１１１の振る
舞いに就いて述べる。プレーナ型入力導波路１１１１を
介して入射側スラブ導波路１１１２に波長多重光が入射
されると、入射側スラブ導波路１１１２の対向する面上
に広がって射出されることになり、その侭、ＡＷＧ導波
路１１１３のそれぞれの中に入射し、ＡＷＧ導波路１１
１３のそれぞれの中で、位相差を与えられた後、出力側
スラブ導波路１１１５の中に射出し、この出力側スラブ
導波路１１１５の内において、相互に干渉して分波さ
れ、１２５本のプレーナ型出力導波路１１１５を介し
て、それぞれ別々の光ファイバ１１５に射出される。
シリコン基板上に形成されている、１本のプレーナ型入
力導波路１１１１と、１個の入力側スラブ導波路１１１
２と、複数本（本数に意味はない。）のＡＷＧ型光合分
波器１１１３と、１個の出力側スラブ導波路１１１４
と、１２５本のプレーナ型出力導波路１１１５とよりな
る。ＡＷＧ型光合分波器１１１を構成する部材は、図１
３・図１４に示した従来技術の場合と同様に、いずれ
も、シリコン基板上に形成されたＳｉＯ２層よりなる下
部クラッド層の上に形成されたゲルマニュウムがドープ
されたＳｉＯ２よりなり屈折率がＳｉＯ２の屈折率より
大きなコア層と、その上に形成されたＳｉＯ ２よりなる
上部クラッド層とよりなり、全ての光導波路は接続点を
介さずに連続している。したがって、これを製造するに
は、図１３・図１４を参照して説明した従来技術の場合
と同様に、シリコン基板上にＳｉＯ２層よりなる下部ク
ラッド層を形成し、その上にゲルマニュウムがドープさ
れたＳｉＯ２よりなり屈折率がＳｉＯ２の屈折率より大
きなＳｉＯ層を形成し、このゲルマニュウムがドープさ
れたＳｉＯ２層を図２に示す形状（プレーナ型入力導波
路１１１１と、入力側スラブ導波路１１１２と、ＡＷＧ
型光合分波器１１１３と、出力側スラブ導波路１１１４
と、プレーナ型出力導波路１１１５とが、接続点を介す
ることなく連続して一体とされている形状）にパターニ
ングし、その上にＳｉＯ２よりなる上部クラッド層を形
成すればよい。従来技術の記載において上記してあるよ
うに、ＡＷＧ型の光合分波器または回路は、波長多重波
を、それぞれ長さの異なるＡＷＧ型の光導波路群１１１
３のそれぞれに流すと、その出力端において、それぞれ
のＡＷＧ型の光導波路１１１３を通る多重波毎に位相に
差が生ずることになり、このそれぞれ位相差を有する複
数の波長多重波のそれぞれは、出力側スラブ１１１４の
入力端のそれぞれ隣接する別個の位置に並んで入射され
ることになるから、このそれぞれ位相差を有する波長多
重波を、この出力側スラブ１１１４の互に曲率が異なり
対向する二つの曲面の一方に入射すると、このそれぞれ
位相差を有する波長多重波のそれぞれは相互に干渉して
各単一波長の光に分波され、各単一波長の光が、他方の
曲面上のそれぞれ隣接する位置に並んで射出されること
になるという光分波能を利用したものであるから、入力
側スラブ導波路１１１２は入射側ポートと射出側ポート
とが相互に対向しており、射出側ポートが特定の曲面を
有し平面図が概ね扇形をなす部材である。そして、ＡＷ
Ｇ型光合分波器１１１３は、それぞれ特定の長さづゝ異
なる長さを有する複数の光導波路であり、出力側スラブ
導波路１１１４は入射側と射出側とが相互に対向してお
りそれぞれ特定の曲面を有し平面図が概ね逆扇形をなす
部材である。こゝで、ＡＷＧ型光合分波器１１１の振る
舞いに就いて述べる。プレーナ型入力導波路１１１１を
介して入射側スラブ導波路１１１２に波長多重光が入射
されると、入射側スラブ導波路１１１２の対向する面上
に広がって射出されることになり、その侭、ＡＷＧ導波
路１１１３のそれぞれの中に入射し、ＡＷＧ導波路１１
１３のそれぞれの中で、位相差を与えられた後、出力側
スラブ導波路１１１５の中に射出し、この出力側スラブ
導波路１１１５の内において、相互に干渉して分波さ
れ、１２５本のプレーナ型出力導波路１１１５を介し
て、それぞれ別々の光ファイバ１１５に射出される。
【００２０】第１段光フィルタ１１２には、上記のとお
り、方向性結合器でもマッハツエンダ干渉型光合分波回
路でも干渉膜フィルタ型光合分波回路でも使用できる。
但し、バンドパスフィルタ型光合分波回路の場合は、干
渉膜フィルタ型光合分波回路に限られる。
り、方向性結合器でもマッハツエンダ干渉型光合分波回
路でも干渉膜フィルタ型光合分波回路でも使用できる。
但し、バンドパスフィルタ型光合分波回路の場合は、干
渉膜フィルタ型光合分波回路に限られる。
【００２１】図３・図４再参照 第１段フィルタ１１２として、方向性結合器を使用する
場合について説明する。方向性結合器は、１０μｍ以下
の距離相互に離隔して配置されており、それぞれ独立し
て動作する二つの光導波路が相互に５０μｍ程度以上の
距離（光導波路にそう距離であり、結合長と言う。）接
近していると、その接近している領域において、一方の
光導波路を伝播している複数の異なる波長の波の一部
が、他方の光導波路に移転するという性質を利用したも
のであるから、シリコン基板１上にＳｉＯ２よりなる下
部クラッド層２を形成し、その上に、ゲルマニュウムが
ドープされたＳｉＯ２よりなり屈折率がＳｉＯ２の屈折
率より大きなコア層３を形成し、図示すようにパターニ
ングした後、ＳｉＯ２よりなる上部クラッド層４を形成
すれば製造できる。図において、矢印Ｂの方向に左から
多重波が入射されると、Ｃ点（結合点）において、分波
され、それぞれが、矢印Ｄ・Ｅの方向に射出される。
場合について説明する。方向性結合器は、１０μｍ以下
の距離相互に離隔して配置されており、それぞれ独立し
て動作する二つの光導波路が相互に５０μｍ程度以上の
距離（光導波路にそう距離であり、結合長と言う。）接
近していると、その接近している領域において、一方の
光導波路を伝播している複数の異なる波長の波の一部
が、他方の光導波路に移転するという性質を利用したも
のであるから、シリコン基板１上にＳｉＯ２よりなる下
部クラッド層２を形成し、その上に、ゲルマニュウムが
ドープされたＳｉＯ２よりなり屈折率がＳｉＯ２の屈折
率より大きなコア層３を形成し、図示すようにパターニ
ングした後、ＳｉＯ２よりなる上部クラッド層４を形成
すれば製造できる。図において、矢印Ｂの方向に左から
多重波が入射されると、Ｃ点（結合点）において、分波
され、それぞれが、矢印Ｄ・Ｅの方向に射出される。
【００２２】図５・図６再参照 第１段光フィルタ１１２として、マッハツエンダ干渉型
光合分波回路を使用する場合について説明する。マッハ
ツエンダ干渉型光合分波回路の構造は、上記の方向性結
合器において、光導波路の一部が相互に接近している領
域（結合点）を２箇所としたものであるから、シリコン
基板１上にＳｉＯ２よりなる下部クラッド層２を形成
し、その上に、ゲルマニュウムがドープされたＳｉＯ２
よりなり屈折率がＳｉＯ２の屈折率より大きなコア層３
を形成し、図示すようにパターニングし、ＳｉＯ２より
なる上部クラッド層４を形成すれば製造できる。図にお
いて、矢印Ｈの方向に左から多重波が入射されると、Ｃ
点（結合点）とＧ点とにおいて、分波され、それぞれ
が、矢印Ｊ・Ｋの方向に射出される。
光合分波回路を使用する場合について説明する。マッハ
ツエンダ干渉型光合分波回路の構造は、上記の方向性結
合器において、光導波路の一部が相互に接近している領
域（結合点）を２箇所としたものであるから、シリコン
基板１上にＳｉＯ２よりなる下部クラッド層２を形成
し、その上に、ゲルマニュウムがドープされたＳｉＯ２
よりなり屈折率がＳｉＯ２の屈折率より大きなコア層３
を形成し、図示すようにパターニングし、ＳｉＯ２より
なる上部クラッド層４を形成すれば製造できる。図にお
いて、矢印Ｈの方向に左から多重波が入射されると、Ｃ
点（結合点）とＧ点とにおいて、分波され、それぞれ
が、矢印Ｊ・Ｋの方向に射出される。
【００２３】図７・図８再参照 第１段光フィルタ１１２として、干渉膜フィルタ型の光
合分波回路を使用する場合について説明する。干渉膜フ
ィルタ型の光合分波回路は、例えば、ＴｉＯ２膜とＳｉ
Ｏ２膜との積層体よりなる誘電体渉膜が有する光の選択
的透過能を利用したものであるから、図７（平面図）・
図８（図７のＬ-Ｌ断面図）において、シリコン基板１
上にＳｉＯ２よりなる下部クラッド層２を形成し、その
上にゲルマニュウムがドープされたＳｉＯ２よりなり屈
折率がＳｉＯ２の屈折率より大きなＳｉＯ２よりなるコ
ア層３を形成し、図示すようにパターニングし、ＳｉＯ
２よりなる上部クラッド層４を形成した後、誘電体干渉
膜は光導波路に垂直に配置される必要があるので、光導
波路に垂直の方向にシリコン基板面に、例えば、溝等を
穿ち、その溝を使用して、例えば、厚さが０.１７μｍ
のＴｉＯ２膜１０層と厚さが０.２７μｍのＳｉＯ２膜
１０層との積層体よりなる干渉膜を、図示するように、
コア層３に垂直にインプラントする方式でファブリゲー
トすれば製造できる。図において、矢印Ｍの方向に左か
ら多重波が入射されると、干渉膜５において、多重波の
一部が反射して分波され、一部は矢印Ｎの方向に射出さ
れ、他の一部は矢印Ｐの方向に射出される。
合分波回路を使用する場合について説明する。干渉膜フ
ィルタ型の光合分波回路は、例えば、ＴｉＯ２膜とＳｉ
Ｏ２膜との積層体よりなる誘電体渉膜が有する光の選択
的透過能を利用したものであるから、図７（平面図）・
図８（図７のＬ-Ｌ断面図）において、シリコン基板１
上にＳｉＯ２よりなる下部クラッド層２を形成し、その
上にゲルマニュウムがドープされたＳｉＯ２よりなり屈
折率がＳｉＯ２の屈折率より大きなＳｉＯ２よりなるコ
ア層３を形成し、図示すようにパターニングし、ＳｉＯ
２よりなる上部クラッド層４を形成した後、誘電体干渉
膜は光導波路に垂直に配置される必要があるので、光導
波路に垂直の方向にシリコン基板面に、例えば、溝等を
穿ち、その溝を使用して、例えば、厚さが０.１７μｍ
のＴｉＯ２膜１０層と厚さが０.２７μｍのＳｉＯ２膜
１０層との積層体よりなる干渉膜を、図示するように、
コア層３に垂直にインプラントする方式でファブリゲー
トすれば製造できる。図において、矢印Ｍの方向に左か
ら多重波が入射されると、干渉膜５において、多重波の
一部が反射して分波され、一部は矢印Ｎの方向に射出さ
れ、他の一部は矢印Ｐの方向に射出される。
【００２４】１本の入力導波路で１１３と、１本の結合
導波路１１４と、１２５本の集合型出力導波路１１５
と、１本の分岐導波路１１６とは、光ファイバまたは光
ファイバが平面的に集合されている集合型光ファイバで
あり、いずれも、プラスチック基板の上に接着される。
導波路１１４と、１２５本の集合型出力導波路１１５
と、１本の分岐導波路１１６とは、光ファイバまたは光
ファイバが平面的に集合されている集合型光ファイバで
あり、いずれも、プラスチック基板の上に接着される。
【００２５】第２実施例 図９・図１０・図１１参照 本実施例は、全体構成（図９に示す。）の技術思想は、
第１例と全く同一であるが、各段の合分波ユニット２
１、２２、２３、・・・は、図示するように、１枚のシ
リコン基板２１の上に、モノリシックに形成されてい
る。図１０は、第１段合分波ユニット２１の平面図であ
り、図１１はそのＸ-Ｘ断面図である。図において、２
１１（破線をもって示す。）はＡＷＧ型光合分波回路で
あり、２１２（破線をもって示す。）は光フィルタであ
り、ハイパスフィルタ型光合分波器またはローパスフィ
ルタ型光合分波回路の場合は、方向性結合器でもマッハ
ツエンダ干渉型光合分波回路でも干渉膜フィルタ型光合
分波回路でもよく、バンドパスフィルタ型光合分波回路
の場合は、干渉膜フィルタ型光合分波回路が使用でき
る。２１３は１本のプレーナ型入力導波路であり、２１
４は１本のプレーナ型結合導波路であり、２１５は１２
５本のプレーナ型出力導波路であり、２１６は１本のプ
レーナ型分岐導波路であり、シリコン基板２１の上に、
モノリシックに形成されている。これを製造するには、
シリコン基板１上にＳｉＯ２よりなる下部クラッド層２
を形成し、その上に、ゲルマニュウムがドープされたＳ
ｉＯ２よりなり屈折率がＳｉＯ２の屈折率より大きなコ
ア層３を形成し、図示すようにパターニングし、ＳｉＯ
２よりなる上部クラッド層４を形成すればよい。このよ
うにすれば、これらの光導波路の全ては、接続点を介す
ることなく連続した一体の光導波路となる。唯、光フィ
ルタ２１２として、干渉膜フィルタ型光合分波回路を使
用する場合は、誘電体干渉膜を光導波路に垂直に設ける
必要があるので、誘電体干渉膜を重力を使用して垂下さ
せながら、治具を使用して誘導する等して、誘電体干渉
膜を光導波路に対して極めて正確に垂直に接着する必要
がある。この実施例の振る舞いは、第１実施例の場合と
全く同一である。
第１例と全く同一であるが、各段の合分波ユニット２
１、２２、２３、・・・は、図示するように、１枚のシ
リコン基板２１の上に、モノリシックに形成されてい
る。図１０は、第１段合分波ユニット２１の平面図であ
り、図１１はそのＸ-Ｘ断面図である。図において、２
１１（破線をもって示す。）はＡＷＧ型光合分波回路で
あり、２１２（破線をもって示す。）は光フィルタであ
り、ハイパスフィルタ型光合分波器またはローパスフィ
ルタ型光合分波回路の場合は、方向性結合器でもマッハ
ツエンダ干渉型光合分波回路でも干渉膜フィルタ型光合
分波回路でもよく、バンドパスフィルタ型光合分波回路
の場合は、干渉膜フィルタ型光合分波回路が使用でき
る。２１３は１本のプレーナ型入力導波路であり、２１
４は１本のプレーナ型結合導波路であり、２１５は１２
５本のプレーナ型出力導波路であり、２１６は１本のプ
レーナ型分岐導波路であり、シリコン基板２１の上に、
モノリシックに形成されている。これを製造するには、
シリコン基板１上にＳｉＯ２よりなる下部クラッド層２
を形成し、その上に、ゲルマニュウムがドープされたＳ
ｉＯ２よりなり屈折率がＳｉＯ２の屈折率より大きなコ
ア層３を形成し、図示すようにパターニングし、ＳｉＯ
２よりなる上部クラッド層４を形成すればよい。このよ
うにすれば、これらの光導波路の全ては、接続点を介す
ることなく連続した一体の光導波路となる。唯、光フィ
ルタ２１２として、干渉膜フィルタ型光合分波回路を使
用する場合は、誘電体干渉膜を光導波路に垂直に設ける
必要があるので、誘電体干渉膜を重力を使用して垂下さ
せながら、治具を使用して誘導する等して、誘電体干渉
膜を光導波路に対して極めて正確に垂直に接着する必要
がある。この実施例の振る舞いは、第１実施例の場合と
全く同一である。
【００２６】第３実施例 図１２参照 本実施例は、現在、日本電信電話株式会社において設置
が検討されている１３１０ｎｍ系加入者回線（４チャン
ネル回線）に、さらに、１５５０ｎｍチャンネル１回線
を増設する場合の例である。現在の検討プランでは、４
チャンネル用のＡＷＧ型光合分波器が使用されることゝ
されているが、将来、これに１５５０ｎｍの１チャンネ
ル回線を増設しようとすると、既存の４チャンネル用の
ＡＷＧ型光合分波器を除去して、新たに、８チャンネル
用のＡＷＧ型光合分波器を設けなければならず、甚だ不
経済である。本実施例は、この欠点を解消したものであ
り、図示するように、既存の４チャンネル用のＡＷＧ型
光合分波器３１１の前段に、光フィルタ（方向性結合器
でもマッハツエンダ干渉型光合分波回路でも干渉膜フィ
ルタハ干渉型光合分波回路でも使用できるが、１５５０
ｎｍチャンネル１回線の増設であるから、ローパスフィ
ルタ型光合分波回路である。）３１２を追加すればよ
い。図において、３１１はは既存の４チャンネル用のＡ
ＷＧ型光合分波器であり、３１１１は１本の入力導波路
であり、３１１２は入力側スラブ導波路であり、３１１
３は複数本（本数に意味はない。）よりなるＡＷＧ導波
路であり、３１１４は４チャンネル用の出力側スラブ導
波路であり、３１１５は４本の光ファイバが平面的に集
合されている集合型出力導波路であり、プラスチック等
の基板３１１の上に接着されている。３１２が本実施例
の要旨に係る光フィルタであるが、上記のとおり、方向
性結合器、マッハツエンダ干渉型光合分波回路、また
は、干渉膜フィルタ型光合分波回路よりなるローパスフ
ィルタ型光合分波回路であり、プラスチック等の基板３
１１の上に接着されている。なお、３１３は１本の入力
導波路であり、３１４は結合用光導波路であり、既存の
４チャンネル用のＡＷＧ型光合分波器３１１の入力導波
路３１１１に接続する。３１５は４本の光ファイバより
なる出力側導波路であり、３１６は１本の光ファイバよ
りなる分岐用導波路である。
が検討されている１３１０ｎｍ系加入者回線（４チャン
ネル回線）に、さらに、１５５０ｎｍチャンネル１回線
を増設する場合の例である。現在の検討プランでは、４
チャンネル用のＡＷＧ型光合分波器が使用されることゝ
されているが、将来、これに１５５０ｎｍの１チャンネ
ル回線を増設しようとすると、既存の４チャンネル用の
ＡＷＧ型光合分波器を除去して、新たに、８チャンネル
用のＡＷＧ型光合分波器を設けなければならず、甚だ不
経済である。本実施例は、この欠点を解消したものであ
り、図示するように、既存の４チャンネル用のＡＷＧ型
光合分波器３１１の前段に、光フィルタ（方向性結合器
でもマッハツエンダ干渉型光合分波回路でも干渉膜フィ
ルタハ干渉型光合分波回路でも使用できるが、１５５０
ｎｍチャンネル１回線の増設であるから、ローパスフィ
ルタ型光合分波回路である。）３１２を追加すればよ
い。図において、３１１はは既存の４チャンネル用のＡ
ＷＧ型光合分波器であり、３１１１は１本の入力導波路
であり、３１１２は入力側スラブ導波路であり、３１１
３は複数本（本数に意味はない。）よりなるＡＷＧ導波
路であり、３１１４は４チャンネル用の出力側スラブ導
波路であり、３１１５は４本の光ファイバが平面的に集
合されている集合型出力導波路であり、プラスチック等
の基板３１１の上に接着されている。３１２が本実施例
の要旨に係る光フィルタであるが、上記のとおり、方向
性結合器、マッハツエンダ干渉型光合分波回路、また
は、干渉膜フィルタ型光合分波回路よりなるローパスフ
ィルタ型光合分波回路であり、プラスチック等の基板３
１１の上に接着されている。なお、３１３は１本の入力
導波路であり、３１４は結合用光導波路であり、既存の
４チャンネル用のＡＷＧ型光合分波器３１１の入力導波
路３１１１に接続する。３１５は４本の光ファイバより
なる出力側導波路であり、３１６は１本の光ファイバよ
りなる分岐用導波路である。
【００２７】光フィルタ３１２に、１３１０ｎｍ系４チ
ャンネルと１５５０ｎｍチャンネル１回線とを入力する
と、１３１０ｎｍ系４チャンネルは、方向性結合器、マ
ッハツエンダ干渉型光合分波回路、または、干渉膜フィ
ルタ型光合分波回路を透過して、既存の４チャンネル用
のＡＷＧ型光合分波器３１１の入力導波路３１１１に入
射するが、１５５０ｎｍチャンネル１回線は、方向性結
合器、マッハツエンダ干渉型光合分波回路、または、干
渉膜フィルタ型光合分波回路よりなる光フィルタ３１２
において反射して、１本の光ファイバよりなる分岐用導
波路３１６を介して、１５５０ｎｍチャンネルの光受信
モジュウル（図示せず。）に射出される。
ャンネルと１５５０ｎｍチャンネル１回線とを入力する
と、１３１０ｎｍ系４チャンネルは、方向性結合器、マ
ッハツエンダ干渉型光合分波回路、または、干渉膜フィ
ルタ型光合分波回路を透過して、既存の４チャンネル用
のＡＷＧ型光合分波器３１１の入力導波路３１１１に入
射するが、１５５０ｎｍチャンネル１回線は、方向性結
合器、マッハツエンダ干渉型光合分波回路、または、干
渉膜フィルタ型光合分波回路よりなる光フィルタ３１２
において反射して、１本の光ファイバよりなる分岐用導
波路３１６を介して、１５５０ｎｍチャンネルの光受信
モジュウル（図示せず。）に射出される。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したとおり、本願発明に係る波
長多重光信号の合分波方式においては、光フィルタ（ハ
イパスフィルタ型光合分波器、ローパスフィルタ型光合
分波回路、または、バンドパスフィルタ型光合分波器）
とＡＷＧ型の光合分波器との組よりなるユニットの複数
個を階層的に使用することゝし、多数の単一波長の光
（チャンネル）を有する波長多重光信号を、先ず、第１
段のユニットの光フィルタ（ハイパスフィルタ型光合分
波器、ローパスフィルタ型光合分波回路、または、バン
ドパスフィルタ型光合分波器）に入射して、その第１段
ユニットのＡＷＧ型の光合分波器が受け入れることがで
きるチャンネル数だけの光信号を透過させて、その第１
段ユニットのＡＷＧ型の光合分波器に入射して、その中
で、そのチャンネル数だけの光信号をそれぞれのチャン
ネルに分波し、残余のチャンネルの光信号は、一括、第
２段のユニットの光フィルタに入射して、その第２段ユ
ニットのＡＷＧ型の光合分波器が受け入れることができ
るチャンネル数だけの光信号を透過させて、その第２段
ユニットのＡＷＧ型の光合分波器に入射して、その中
で、そのチャンネル数だけの光信号をそれぞれのチャン
ネルに分波し、残余のチャンネルの光信号は、一括、第
３段のユニットの光フィルタに入射するという階層的合
分波工程を、順次実行させることゝされているので、そ
の使用可能な波長帯域を拡張するとゝもに、本発明に係
るＡＷＧ型の光合分波器または回路を使用する波長多重
光信号の合分波方式を構成する装置をユニット化するこ
とを可能にし、さらに、そのＡＷＧ型の光合分波波方式
を構成する装置の大量生産対応性を向上し、さらには、
既存設備の増設に当たり、既存設備を廃棄することな
く、若干の器具の追加をもって、チャンネル数の増加を
可能にすることができる。
長多重光信号の合分波方式においては、光フィルタ（ハ
イパスフィルタ型光合分波器、ローパスフィルタ型光合
分波回路、または、バンドパスフィルタ型光合分波器）
とＡＷＧ型の光合分波器との組よりなるユニットの複数
個を階層的に使用することゝし、多数の単一波長の光
（チャンネル）を有する波長多重光信号を、先ず、第１
段のユニットの光フィルタ（ハイパスフィルタ型光合分
波器、ローパスフィルタ型光合分波回路、または、バン
ドパスフィルタ型光合分波器）に入射して、その第１段
ユニットのＡＷＧ型の光合分波器が受け入れることがで
きるチャンネル数だけの光信号を透過させて、その第１
段ユニットのＡＷＧ型の光合分波器に入射して、その中
で、そのチャンネル数だけの光信号をそれぞれのチャン
ネルに分波し、残余のチャンネルの光信号は、一括、第
２段のユニットの光フィルタに入射して、その第２段ユ
ニットのＡＷＧ型の光合分波器が受け入れることができ
るチャンネル数だけの光信号を透過させて、その第２段
ユニットのＡＷＧ型の光合分波器に入射して、その中
で、そのチャンネル数だけの光信号をそれぞれのチャン
ネルに分波し、残余のチャンネルの光信号は、一括、第
３段のユニットの光フィルタに入射するという階層的合
分波工程を、順次実行させることゝされているので、そ
の使用可能な波長帯域を拡張するとゝもに、本発明に係
るＡＷＧ型の光合分波器または回路を使用する波長多重
光信号の合分波方式を構成する装置をユニット化するこ
とを可能にし、さらに、そのＡＷＧ型の光合分波波方式
を構成する装置の大量生産対応性を向上し、さらには、
既存設備の増設に当たり、既存設備を廃棄することな
く、若干の器具の追加をもって、チャンネル数の増加を
可能にすることができる。
【図１】本願発明の第１実施例に係る波長多重光信号の
合分波方式の全体構成図である。
合分波方式の全体構成図である。
【図２】本願発明の第１実施例に係る波長多重光信号の
合分波方式の構成要素である各段ユニット（第１段ユニ
ット）の平面図である。
合分波方式の構成要素である各段ユニット（第１段ユニ
ット）の平面図である。
【図３】方向性結合器よりなる光フィルタの平面図であ
る。
る。
【図４】方向性結合器よりなる光フィルタの断面図（図
３のＡ-Ａ断面図）である。
３のＡ-Ａ断面図）である。
【図５】マッハツエンダ干渉型光合分波回路の平面図で
ある。
ある。
【図６】マッハツエンダ干渉型光合分波回路の断面図
（図５のＦ−Ｆ断面図）である。
（図５のＦ−Ｆ断面図）である。
【図７】干渉膜フィルタ型の光合分波回路の平面図であ
る。
る。
【図８】干渉膜フィルタ型の光合分波回路の断面図（図
７のＬ−Ｌ断面図）である。
７のＬ−Ｌ断面図）である。
【図９】本願発明の第２実施例に係る波長多重光信号の
合分波方式の全体構成図である。
合分波方式の全体構成図である。
【図１０】本願発明の第２実施例に係る波長多重光信号
の合分波方式の構成要素である各段ユニット（第１段ユ
ニット）の平面図である。
の合分波方式の構成要素である各段ユニット（第１段ユ
ニット）の平面図である。
【図１１】本願発明の第２実施例に係る波長多重光信号
の合分波方式の構成要素である各段ユニット（第１段ユ
ニット）の断面図（図１０のＸ−Ｘ断面図）である。
の合分波方式の構成要素である各段ユニット（第１段ユ
ニット）の断面図（図１０のＸ−Ｘ断面図）である。
【図１２】本願発明の第３実施例に係る波長多重光信号
の合分波方式の全体構成図である。
の合分波方式の全体構成図である。
【図１３】ＡＷＧ型の光合分波器または回路の平面図で
ある。
ある。
【図１４】ＡＷＧ型の光合分波器または回路の断面図
（図１３のＱ−Ｑ断面図）である。
（図１３のＱ−Ｑ断面図）である。
１ シリコン基板 ２ 下部クラッド層 ３ コア層 ４ 上部クラッド層 ５ 誘電体干渉膜 ６ 入射用光導波路 ７ 入射側スラブ導波路 ８ ＡＷＧ導波路 ９ 射出側スラブ導波路 １０ 射出用光導波路 １１ 第１段ユニット １２ 第２段ユニット １３ 第３段ユニット １１１ 第１段ＡＷＧ光合分波器 １１２ 第１段光フィルタ（図１においては、ハイパス
フィルタ型光合分波器） １１３ 入力導波路 １１４ 結合導波路 １１５ 出力導波路 １１６ 分岐導波路 １１１１プレーナ型入力導波路 １１１２入力側スラブ導波路 １１１３ＡＷＧ型光合分波器 １１１４出力側スラブ導波路 １１１５プレーナ型出力導波路 ２１ 第１段ユニット ２２ 第２段ユニット ２３ 第３段ユニット ２１１ ＡＷＧ型光合分波器 ２１２ 光フィルタ ２１３ プレーナ型入力導波路 ２１４ プレーナ型結合導波路 ２１５ プレーナ型出力導波路 ２１６ プレーナ型分岐導波路 ３１ ユニット ３１１ ＡＷＧ型光合分波器 ３１２ 光フィルタ
フィルタ型光合分波器） １１３ 入力導波路 １１４ 結合導波路 １１５ 出力導波路 １１６ 分岐導波路 １１１１プレーナ型入力導波路 １１１２入力側スラブ導波路 １１１３ＡＷＧ型光合分波器 １１１４出力側スラブ導波路 １１１５プレーナ型出力導波路 ２１ 第１段ユニット ２２ 第２段ユニット ２３ 第３段ユニット ２１１ ＡＷＧ型光合分波器 ２１２ 光フィルタ ２１３ プレーナ型入力導波路 ２１４ プレーナ型結合導波路 ２１５ プレーナ型出力導波路 ２１６ プレーナ型分岐導波路 ３１ ユニット ３１１ ＡＷＧ型光合分波器 ３１２ 光フィルタ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年７月２４日（２０００．７．２
４）
４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】図７・図８参照 第３に、干渉膜フィルタ型の光合分波回路は、例えば、
ＴｉＯ２膜とＳｉＯ２膜との積層体よりなる誘電体干渉
膜が有する光の選択的透過能を利用したものである。図
はその１例を示すが、図７は平面図であり、図８はその
Ｌ-Ｌ断面図である。図において、１はシリコン基板で
あり、２はＳｉＯ２よりなる下部クラッド層であり、光
閉じ込め機能を有する。３はゲルマニュウムがドープさ
れたＳｉＯ２よりなり、屈折率がＳｉＯ２の屈折率より
大きなコア層であり、光導波路の本体をなす。４はＳｉ
Ｏ２よりなる上部クラッド層であり、光閉じ込め機能を
有する。５が光の選択的透過能を有する誘電体干渉膜で
あり、例えば、厚さが０.１７μｍのＴｉＯ２膜１０層
と厚さが０.２７μｍのＳｉＯ２膜１０層との積層体よ
りなる誘電体干渉膜であり、光が通る光導波路に垂直に
配置される必要があるので、従来、光導波路に垂直の方
向にシリコン基板面に溝を穿ち、この溝にインプラント
する方式で製造されている。図において、矢印Ｍの方向
に左から波長多重波が入射されると、誘電体干渉膜５に
おいて、波長多重波の一部が反射して分波され、一部は
矢印Ｎの方向に射出され、他の一部は矢印Ｐの方向に射
出される。
ＴｉＯ２膜とＳｉＯ２膜との積層体よりなる誘電体干渉
膜が有する光の選択的透過能を利用したものである。図
はその１例を示すが、図７は平面図であり、図８はその
Ｌ-Ｌ断面図である。図において、１はシリコン基板で
あり、２はＳｉＯ２よりなる下部クラッド層であり、光
閉じ込め機能を有する。３はゲルマニュウムがドープさ
れたＳｉＯ２よりなり、屈折率がＳｉＯ２の屈折率より
大きなコア層であり、光導波路の本体をなす。４はＳｉ
Ｏ２よりなる上部クラッド層であり、光閉じ込め機能を
有する。５が光の選択的透過能を有する誘電体干渉膜で
あり、例えば、厚さが０.１７μｍのＴｉＯ２膜１０層
と厚さが０.２７μｍのＳｉＯ２膜１０層との積層体よ
りなる誘電体干渉膜であり、光が通る光導波路に垂直に
配置される必要があるので、従来、光導波路に垂直の方
向にシリコン基板面に溝を穿ち、この溝にインプラント
する方式で製造されている。図において、矢印Ｍの方向
に左から波長多重波が入射されると、誘電体干渉膜５に
おいて、波長多重波の一部が反射して分波され、一部は
矢印Ｎの方向に射出され、他の一部は矢印Ｐの方向に射
出される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】図２参照 次に、各段のユニット１１、１２、１３、・・・の構成
を説明する。第１段光合分波回路１１を例として説明す
ると、１１１はＡＷＧ型光合分波器であり、１１２は光
フィルタ（方向性結合器でもマッハツエンダ干渉型光合
分波回路でも干渉膜フィルタは干渉型光合分波回路でも
よい。）であり、１１３は１本の光ファイバよりなる１
本の入力導波路であり、１１４は１本の光ファイバより
なる１本の結合導波路であり、１１５は１２５本の光フ
ァイバが平面的に集合されている集合型出力導波路であ
り、１１６は１本の光ファイバよりなる１本の分岐導波
路である。
を説明する。第１段光合分波回路１１を例として説明す
ると、１１１はＡＷＧ型光合分波器であり、１１２は光
フィルタ（方向性結合器でもマッハツエンダ干渉型光合
分波回路でも干渉膜フィルタは干渉型光合分波回路でも
よい。）であり、１１３は１本の光ファイバよりなる１
本の入力導波路であり、１１４は１本の光ファイバより
なる１本の結合導波路であり、１１５は１２５本の光フ
ァイバが平面的に集合されている集合型出力導波路であ
り、１１６は１本の光ファイバよりなる１本の分岐導波
路である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】図７・図８再参照 第１段光フィルタ１１２として、干渉膜フィルタ型の光
合分波回路を使用する場合について説明する。干渉膜フ
ィルタ型の光合分波回路は、例えば、ＴｉＯ２膜とＳｉ
Ｏ２膜との積層体よりなる誘電体干渉膜が有する光の選
択的透過能を利用したものであるから、図７（平面図）
・図８（図７のＬ-Ｌ断面図）において、シリコン基板
１上にＳｉＯ２よりなる下部クラッド層２を形成し、そ
の上にゲルマニュウムがドープされたＳｉＯ２よりなり
屈折率がＳｉＯ２の屈折率より大きなＳｉＯ２よりなる
コア層３を形成し、図示すようにパターニングし、Ｓｉ
Ｏ ２よりなる上部クラッド層４を形成した後、誘電体干
渉膜は光導波路に垂直に配置される必要があるので、光
導波路に垂直の方向にシリコン基板面に、例えば、溝等
を穿ち、その溝を使用して、例えば、厚さが０.１７μ
ｍのＴｉＯ２膜１０層と厚さが０.２７μｍのＳｉＯ２
膜１０層との積層体よりなる干渉膜を、図示するよう
に、コア層３に垂直にインプラントする方式で製造でき
る。図において、矢印Ｍの方向に左から多重波が入射さ
れると、干渉膜５において、多重波の一部が反射して分
波され、一部は矢印Ｎの方向に射出され、他の一部は矢
印Ｐの方向に射出される。
合分波回路を使用する場合について説明する。干渉膜フ
ィルタ型の光合分波回路は、例えば、ＴｉＯ２膜とＳｉ
Ｏ２膜との積層体よりなる誘電体干渉膜が有する光の選
択的透過能を利用したものであるから、図７（平面図）
・図８（図７のＬ-Ｌ断面図）において、シリコン基板
１上にＳｉＯ２よりなる下部クラッド層２を形成し、そ
の上にゲルマニュウムがドープされたＳｉＯ２よりなり
屈折率がＳｉＯ２の屈折率より大きなＳｉＯ２よりなる
コア層３を形成し、図示すようにパターニングし、Ｓｉ
Ｏ ２よりなる上部クラッド層４を形成した後、誘電体干
渉膜は光導波路に垂直に配置される必要があるので、光
導波路に垂直の方向にシリコン基板面に、例えば、溝等
を穿ち、その溝を使用して、例えば、厚さが０.１７μ
ｍのＴｉＯ２膜１０層と厚さが０.２７μｍのＳｉＯ２
膜１０層との積層体よりなる干渉膜を、図示するよう
に、コア層３に垂直にインプラントする方式で製造でき
る。図において、矢印Ｍの方向に左から多重波が入射さ
れると、干渉膜５において、多重波の一部が反射して分
波され、一部は矢印Ｎの方向に射出され、他の一部は矢
印Ｐの方向に射出される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】１本の入力導波路で１１３と、１本の結合
導波路１１４と、１２５本の集合型出力導波路１１５
と、１本の分岐導波路１１６とは、光ファイバまたは光
ファイバが平面的に集合されている集合型光ファイバで
ある。
導波路１１４と、１２５本の集合型出力導波路１１５
と、１本の分岐導波路１１６とは、光ファイバまたは光
ファイバが平面的に集合されている集合型光ファイバで
ある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】第３実施例 図１２参照 本実施例は、１３１０ｎｍ帯域の回線（４チャンネル回
線）に、さらに、１５５０ｎｍチャンネル回線を増設す
る場合の例である。４チャンネル用のＡＷＧ型光合分波
器が使用されることゝなるが、将来、これに１５５０ｎ
ｍチャンネル回線を増設しようとすると、既存の４チャ
ンネル用のＡＷＧ型光合分波器を除去して、新たに、５
チャンネル用またはそれ以上のチャンネル用のＡＷＧ型
光合分波器を設けなければならず、甚だ不経済である。
本実施例は、この欠点を解消したものであり、図示する
ように、既存の４チャンネル用のＡＷＧ型光合分波器３
１１の前段に、光フィルタ（方向性結合器でもマッハツ
エンダ干渉型光合分波回路でも干渉膜フィルタは干渉型
光合分波回路でも使用できるが、１５５０ｎｍチャンネ
ル１回線の増設であるから、ローパスフィルタ型光合分
波回路である。）３１２を追加すればよい。図におい
て、３１１は既存の４チャンネル用のＡＷＧ型光合分波
器であり、３１１１は１本の入力導波路であり、３１１
２は入力側スラブ導波路であり、３１１３は複数本（本
数に意味はない。）よりなるＡＷＧ導波路であり、３１
１４は４チャンネル用の出力側スラブ導波路であり、３
１１５は４本の光ファイバが平面的に集合されている集
合型出力導波路である。３１２が本実施例の要旨に係る
光フィルタであるが、上記のとおり、方向性結合器、マ
ッハツエンダ干渉型光合分波回路、または、干渉膜フィ
ルタ型光合分波回路よりなるローパスフィルタ型光合分
波回路である。なお、３１３は１本の入力導波路であ
り、３１４は結合用光導波路であり、既存の４チャンネ
ル用のＡＷＧ型光合分波器３１１の入力導波路３１１１
に接続する。３１５は４本の光ファイバよりなる出力側
導波路であり、３１６は１本の光ファイバよりなる分岐
用導波路である。
線）に、さらに、１５５０ｎｍチャンネル回線を増設す
る場合の例である。４チャンネル用のＡＷＧ型光合分波
器が使用されることゝなるが、将来、これに１５５０ｎ
ｍチャンネル回線を増設しようとすると、既存の４チャ
ンネル用のＡＷＧ型光合分波器を除去して、新たに、５
チャンネル用またはそれ以上のチャンネル用のＡＷＧ型
光合分波器を設けなければならず、甚だ不経済である。
本実施例は、この欠点を解消したものであり、図示する
ように、既存の４チャンネル用のＡＷＧ型光合分波器３
１１の前段に、光フィルタ（方向性結合器でもマッハツ
エンダ干渉型光合分波回路でも干渉膜フィルタは干渉型
光合分波回路でも使用できるが、１５５０ｎｍチャンネ
ル１回線の増設であるから、ローパスフィルタ型光合分
波回路である。）３１２を追加すればよい。図におい
て、３１１は既存の４チャンネル用のＡＷＧ型光合分波
器であり、３１１１は１本の入力導波路であり、３１１
２は入力側スラブ導波路であり、３１１３は複数本（本
数に意味はない。）よりなるＡＷＧ導波路であり、３１
１４は４チャンネル用の出力側スラブ導波路であり、３
１１５は４本の光ファイバが平面的に集合されている集
合型出力導波路である。３１２が本実施例の要旨に係る
光フィルタであるが、上記のとおり、方向性結合器、マ
ッハツエンダ干渉型光合分波回路、または、干渉膜フィ
ルタ型光合分波回路よりなるローパスフィルタ型光合分
波回路である。なお、３１３は１本の入力導波路であ
り、３１４は結合用光導波路であり、既存の４チャンネ
ル用のＡＷＧ型光合分波器３１１の入力導波路３１１１
に接続する。３１５は４本の光ファイバよりなる出力側
導波路であり、３１６は１本の光ファイバよりなる分岐
用導波路である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｊ 14/02 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｅ (72)発明者 小口 泰介 東京都渋谷区桜丘町20番１号 エヌティテ ィエレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 伊澤 達夫 東京都渋谷区桜丘町20番１号 エヌティテ ィエレクトロニクス株式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA03 KB04 KB09 LA18 QA04 TA13 2H048 GA04 GA12 GA33 GA62 5K002 BA02 BA04 BA05 BA07 DA02 FA01
Claims (9)
- 【請求項１】 複数のチャンネルをなす波長多重光信号
を入射され、特定の波長範囲のチャンネルをなす複数の
波長多重光信号と残余の波長範囲のチャンネルをなす複
数の波長多重光信号とに合分波する光フィルタと、 前記特定の波長範囲のチャンネルをなす複数の波長多重
光信号を入射され、該複数の波長多重光信号を、それぞ
れのチャンネルをなす単一波長の光信号に合分波する光
導波路回折格子型の光合分波器と、 前記特定の波長範囲のチャンネルをなす複数の波長多重
光信号を除く前記残余の波長範囲のチャンネルをなす複
数の波長多重光信号を射出する分岐ポートとよりなるユ
ニットの複数よりなり、 前記ユニットの一つの分岐ポートに他の一つのユニット
の入射ポートが接続され、前記ユニットの一つが分岐す
る波長多重光信号が前記他の一つのユニットに入射され
る波長多重光信号とされて、前記ユニットの複数が階層
的構成をなしてなることを特徴とする波長多重光信号の
合分波方式。 - 【請求項２】 前記残余の波長範囲のチャンネルをなす
複数の波長多重光信号の波長範囲は、特定の波長より長
い波長の波長範囲であることを特徴とする請求項１記載
の多重光信号の合分波方式。 - 【請求項３】 前記残余波長範囲ののチャンネルをなす
複数の波長多重光信号の波長範囲は、特定の波長より短
い波長の波長範囲であることを特徴とする請求項１記載
の多重光信号の合分波方式。 - 【請求項４】 前記特定の波長範囲のチャンネルをなす
複数の波長多重光信号の波長範囲は、前記入射される複
数のチャンネルをなす波長多重光信号の波長範囲の末端
を除く波長範囲であることを特徴とする請求項１記載の
多重光信号の合分波方式。 - 【請求項５】 前記光フィルタは方向性結合器であるこ
とを特徴とする請求項１、２、または、３記載の多重光
信号の合分波方式。 - 【請求項６】 前記光フィルタはマッハツエンダ干渉型
光合分波回路であることを特徴とする請求項１、２、ま
たは、３記載の多重光信号の合分波方式。 - 【請求項７】 前記光フィルタは干渉膜フィルタ型光合
分波回路であることを特徴とする請求項１、２、３、ま
たは、４記載の多重光信号の合分波方式。 - 【請求項８】 前記ユニットは、１の基板上にモノリシ
ックに形成されてなることを特徴とする請求項１、２、
３、４、５、６、または、７記載の多重光信号の合分波
方式。 - 【請求項９】 複数のチャンネルをなす波長多重光信号
を入射され、特定の波長範囲のチャンネルをなす複数の
波長多重光信号と残余の波長範囲のチャンネルをなす複
数の波長多重光信号とに合分波する光フィルタと、 前記特定の波長範囲のチャンネルをなす複数の波長多重
光信号を入射され、該複数の波長多重光信号を、それぞ
れのチャンネルをなす単一波長の光信号に合分波する光
導波路回折格子型の光合分波器と、 前記特定の波長範囲のチャンネルをなす複数の波長多重
光信号を除く前記残余の波長範囲のチャンネルをなす複
数の波長多重光信号を射出する分岐ポートとよりなるユ
ニットよりなることを特徴とする波長多重光信号の合分
波方式。
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