JP2003043275A - 光合分波器及び光合分波器の製造方法 - Google Patents

光合分波器及び光合分波器の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】チャネル数が増大しても、各チャネルの信号光
をモニタする機構を集積化することにより、小型化が可
能な光合分波器を提供する。 【解決手段】信号光は各波長毎にコア16内を伝搬する
が、その一部はモニタ光としてタップ導波路18に導波
され、受光素子13により受光されて、各チャネルの信
号光のモニタが行われる。このタップ導波路18は、コ
ア16内を伝搬する光のうち、ごく一部の光のみが分波
されて導波されるように形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光波長多重通信分
野で用いられる光合分波器に関し、特に、各チャネルの
信号をモニタする機能を有する光合分波器とその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】高密度波長多重通信システムにおいて各
チャネルの信号光をモニタする場合、従来は、光合分波
器の後段に、信号光の一部を導波するためのタップカプ
ラとモニタ用フォトダイオードとを融着接続によって接
続して、タップカプラにより導波された光を用いて信号
光をモニタすることが一般に行われていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年の高密度
波長多重通信システムのようにチャネル数が増大する
と、光合分波器は、誘電体多層膜フィルタや光ファイバ
グレーティングに替えてアレイ導波路回折格子(以下
「AWG」と略記する)を用いることで、部品点数が削
減され、小型化が可能となるが、各チャネルの信号光を
モニタする機構を設けようとすると、チャネル数の増大
に伴って、タップカプラとモニタ用フォトダイオードの
使用数量が増大し、光モジュール全体が大型化すること
が問題となっていた。本発明は、このような問題点を解
決するためになされたもので、チャネル数が増大して
も、各チャネルの信号光をモニタする機構を集積化し
て、小型化が可能な光合分波器を提供することを目的と
する。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1記載の発明は、コア中を伝搬する信号光
の一部を分岐するためのタップ導波路がクラッド中に形
成され、クラッド中に設けられた溝に受光素子が配置さ
れ、タップ導波路により導波されたモニタ光を受光素子
で受光してチャネル毎に信号光をモニタすることを特徴
とする光合分波器である。これにより、光合分波器の基
板上にモニタ機構を備えることができ、部品点数を削減
し、小型化が可能な光合分波器を実現することができ
る。請求項2記載の発明は、請求項1記載の光合分波器
において、タップ導波路は略S字形状に形成されている
ことを特徴とする。請求項3記載の発明は、請求項1又
は2記載の光合分波器において、タップ導波路は、パル
スレーザを集光照射して、クラッド中に屈折率上昇領域
を誘起することによって形成されていることを特徴とす
る。請求項4記載の発明は、請求項3記載の光合分波器
において、パルスレーザはフェムト秒レーザであること
を特徴とする。請求項5記載の発明は、請求項1、2、
3又4記載の光合分波器において、タップ導波路は、入
力用光導波路また出力用光導波路のクラッド中に形成さ
れていることを特徴とする。
【0005】請求項6記載の発明は、コア中を伝搬する
信号光の一部を分岐するためのタップ導波路をクラッド
中に形成し、クラッド中に設けられた溝に受光素子を配
置して、タップ導波路により導波されたモニタ光を受光
素子で受光してチャネル毎に信号光をモニタする光合分
波器の製造方法であって、パルスレーザをクラッドに集
光照射し、クラッド中に屈折率上昇領域を誘起すること
によってタップ導波路を形成することを特徴とする光合
分波器の製造方法である。請求項7記載の発明は、請求
項6記載の光合分波器の製造方法において、タップ導波
路は、出力光強度とモニタ光強度との分岐比を調整しつ
つ、パルスレーザを照射して形成されることを特徴とす
る。これにより、出力光強度とモニタ光強度との分岐比
を所望の値とすることが容易な光合分波器の製造方法を
実現することができる。請求項8記載の発明は、請求項
6又は7記載の光合分波器の製造方法において、パルス
レーザはフェムト秒レーザであることを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
図1に、本発明の光合分波器の例を示す。図1中、符号
1は光合分波器であり、一例として、AWG型の光合分
波器を示している。符号2は入力側光ファイバアレイで
あり、この入力側光ファイバアレイ2は、光合分波器1
の入力端に接続されている。符号3は、入力側光ファイ
バアレイ2に接続された入力用光ファイバである。符号
4は出力側光ファイバアレイであり、この出力側光ファ
イバアレイ4は、光合分波器1の出力端に接続されてい
る。符号5は、出力側光ファイバアレイ4に接続された
出力用光ファイバである符号6は、光合分波器の基板で
あり、例えば、シリコンウエハからなっている。この基
板6上には、入力用光導波路7と、この入力光を複数の
導波路に分岐させるための展開用スラブ導波路8と、そ
の後段に配置された長さの異なる複数本のアレイ導波路
9と、このアレイ導波路9から放射された光を互いに干
渉させるためのスラブ光導波路10と、複数の出力用光
導波路11が形成されている。符号12は、基板6上に
設けられた溝であり、この溝12の内部には、受光素子
13が出力側チャネル数だけ配置されている。
【0007】図2は、図1に示したAの部分の、基板6
に対して垂直な方向の断面を示す図である。図2中、符
号6は基板であり、この基板6上には下クラッド15が
形成され、この下クラッド15上にはコア16が形成さ
れている。符号17は、コア16上に形成された上クラ
ッドであり、この上クラッド17中には、タップ導波路
18が形成されている。このタップ導波路18とは、コ
ア16内を伝搬する光のうち、ごく一部の光のみが分波
されて導波されるように形成された導波路のことをい
う。この上クラッド17の厚さは、使用波長において光
伝送損失が十分小さくなるようにクラッド材料とコア材
料との比屈折率差、導波路構造等を考慮して決定され、
通常20μm程度であるが、この例では、上クラッド1
7内に受光素子13を配置するため、さらに厚くして、
30μm〜40μmとするのが好ましい。
【0008】タップ導波路18の形状は、有効にモニタ
光を導波するために、図2に示す断面から見て略S字形
状であることが好ましい。また、タップ導波路18の先
端部は、図2に示すようにコア16と重複する領域を持
つように形成してもよく、また、タップ導波路18の先
端部をコア16の近傍に接近させるように形成してもよ
い。符号12は溝であり、この溝12内に受光素子13
が配置されている。この受光素子13として、例えばフ
ォトダイオードが用いられる。溝12は、出力用光導波
路11のうち、127μmピッチまたは250μmピッ
チで直線状に導波路が整列している部分の直上に、この
導波路に対して垂直な方向に例えば研削加工機により設
けられ、この溝12内に受光素子13を配置する。この
際、溝12を設けた位置での上クラッド17の厚さは1
0μm程度とするのが好ましい。
【0009】この例の光合分波器は、信号光をモニタす
るためにタップ導波路18を形成し、受光素子13を配
置したものであり、このタップ導波路18の製造方法に
ついて以下に説明する。タップ導波路18は、上クラッ
ド17の上方からフェムト秒レーザのようなパルスレー
ザを集光照射して、屈折率上昇領域を誘起することによ
って形成される。このフェムト秒レーザ照射は、少なく
ともX、Y、Z方向の3軸移動可能な精密ステージと、
位置合わせのための観察用の顕微鏡等を含む光学系と、
フェムト秒レーザ装置と、フェムト秒レーザを集光照射
するための対物レンズを用いて行う。このフェムト秒レ
ーザを集光照射するための対物レンズは、位置あわせに
使用する顕微鏡の対物レンズを兼用することも可能であ
り、この場合には、フェムト秒レーザは顕微鏡筒にミラ
ーを用いて導光される。タップ導波路18を形成するた
めに、上クラッド17の内部にフェムト秒レーザが集光
されるように集光点を調整する。この集光点を上クラッ
ド17の内部で相対移動させることにより、光導波路と
して機能する連続した高屈折率領域が上クラッド17の
内部に形成される。集光点の相対移動は、レーザ光の集
光点に対して上クラッド17を連続的に移動させ、ある
いは上クラッド17の内部でレーザ光の集光点を連続的
に移動させることにより行われる。
【0010】滑らかで連続的なタップ導波路18を形成
するためには、照射するレーザ光のパルス間隔を狭く、
すなわち繰り返し周期を短くして照射することが望まし
く、そのためには高繰り返し型のフェムト秒レーザを照
射することが好ましい。タップ導波路18の形成は、入
力側光ファイバアレイ2及び出力側光ファイバアレイ4
と受光素子13を実装した後に行ってもよい。この場合
には、波長多重された光を入力し、または1波長の光を
順次入力して、分波された出力光の強度をモニタしつ
つ、受光素子13のレベルもモニタしながらフェムト秒
レーザを照射する。このフェムト秒レーザの照射は、1
回あたりのフェムト秒レーザの強度を弱くし、複数回重
ねて照射することが好ましく、これによって分岐比の調
整を行うことができる。このようにしてタップ導波路1
8を形成すると、タップ導波路18によってコア16か
ら分岐される光の分岐比を所望の値に設定することが容
易となる。
【0011】次に、本発明の光合分波器の例の動作につ
いて説明する。図1において、入力用光ファイバ3から
送られた信号光は、入力側光ファイバアレイ2を介して
光合分波器1の入力用光導波路7に入力され、この入力
光は展開用スラブ導波路8によって複数の導波路に分岐
され、アレイ導波路9と、スラブ光導波路10とによっ
て波長毎に分波され、出力用光導波路11から出力側光
ファイバアレイ4を介して出力用光ファイバ5から出力
される。図2において、信号光は各波長毎にコア16内
を伝搬するが、その一部はモニタ光としてタップ導波路
18に導波され、受光素子13により受光されて、各チ
ャネル毎に信号光のモニタが行われる。
【0012】以上の説明においては、光分波器としてA
WGを用いた場合について説明したが、これに限定され
るものではなく、Y分岐を多段に重ねた1入力8出力型
光分波器等、他のタイプの光分波器についても適用可能
である。また、すべてのチャネルについてモニタする場
合に限らず、1チャネルのみをモニタする場合にも適用
できる。さらに、以上説明したモニタ手段によって、入
力側の各チャネルをモニタすることもできる。この場合
には、受光素子へモニタ光を導波するためのタップ導波
路18を形成する方向を逆にすることによって実現でき
る。この例の光合分波器よると、コア16中を伝搬する
信号光の一部を分岐するためのタップ導波路18を上ク
ラッド17中に形成し、上クラッド17中に設けられた
溝12に受光素子13を配置して、タップ導波路18に
より導波されたモニタ光を受光素子13で受光してチャ
ネル毎に信号光強度をモニタすることにより、光合分波
器の基板上にモニタ機構を備えることができ、部品点数
を削減し、小型化が可能な光合分波器を実現することが
できる。また、タップ導波路18を、出力光強度とモニ
タ光強度との分岐比を調整しつつ、パルスレーザを照射
して形成することにより、出力光強度とモニタ光強度と
の分岐比を所望の値とすることが容易な光合分波器の製
造方法を実現することができる。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
コア中を伝搬する信号光の一部を分岐するためのタップ
導波路をクラッド中に形成し、該クラッド中に設けられ
た溝に受光素子を配置して、タップ導波路により導波さ
れたモニタ光を受光素子で受光してチャネル毎に信号光
強度をモニタすることにより、光合分波器の基板上にモ
ニタ機構を備えることができ、部品点数を削減し、小型
化が可能な光合分波器を実現することができる。また、
タップ導波路を、出力光強度とモニタ光強度との分岐比
を調整しつつ、パルスレーザを照射して形成することに
より、出力光強度とモニタ光強度との分岐比を所望の値
とすることが容易な光合分波器の製造方法を実現するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光合分波器の例を示す図である。
【図2】本発明の光合分波器の例について、タップ導波
路によりモニタする機構を説明する図である。
【符号の説明】
6…基板、12…溝、13…受光素子、15…下クラッ
ド、16…コア、17…上クラッド、18…タップ導波
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 四方 朋子 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 (72)発明者 細谷 英行 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 Fターム(参考) 2H047 KA04 KA12 LA19 MA05 PA22 QA04 RA08 TA01 TA11 TA41

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コア中を伝搬する信号光の一部を分岐す
    るためのタップ導波路がクラッド中に形成され、該クラ
    ッド中に設けられた溝に受光素子が配置され、タップ導
    波路により導波されたモニタ光を該受光素子で受光して
    チャネル毎に信号光をモニタすることを特徴とする光合
    分波器。
  2. 【請求項2】 前記タップ導波路は略S字形状に形成さ
    れていることを特徴とする請求項1記載の光合分波器。
  3. 【請求項3】 前記タップ導波路は、パルスレーザを集
    光照射して、クラッド中に屈折率上昇領域を誘起するこ
    とによって形成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。
  4. 【請求項4】 前記パルスレーザはフェムト秒レーザで
    あることを特徴とする請求項3記載の光合分波器。
  5. 【請求項5】 前記タップ導波路は、入力用光導波路ま
    た出力用光導波路のクラッド中に形成されていることを
    特徴とする請求項1、2、3又4記載の光合分波器。
  6. 【請求項6】 コア中を伝搬する信号光の一部を分岐す
    るためのタップ導波路をクラッド中に形成し、該クラッ
    ド中に設けられた溝に受光素子を配置して、タップ導波
    路により導波されたモニタ光を受光素子で受光してチャ
    ネル毎に信号光をモニタする光合分波器の製造方法であ
    って、 パルスレーザを該クラッドに集光照射し、該クラッド中
    に屈折率上昇領域を誘起することによって該タップ導波
    路を形成することを特徴とする光合分波器の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記タップ導波路は、出力光強度とモニ
    タ光強度との分岐比を調整しつつ、パルスレーザを照射
    して形成されることを特徴とする請求項6記載の光合分
    波器の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記パルスレーザはフェムト秒レーザで
    あることを特徴とする請求項6又は7記載の光合分波器
    の製造方法。
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