JP2004004949A - 光合分波器及び光入出力部 - Google Patents

Abstract

【課題】構成が簡単で、かつ光ファイバの配列精度が高く、屈折率を含めた結合系との整合性の高い光入出力部を有する光合分波器を提供する。
【解決手段】回折格子と、レンズと、回折格子とレンズを介して光を入出力するための光入出力部３を備え、光入出力部３は、透明基台７３と第１の光導波路５３及び第２の光導波路６３と、光ファイバ４とを備え、第１及び第２の光導波路５３、６３が透明基台７３の一方の面に形成され、光ファイバ４が透明基台７３の一方の面に対向した面に配置され、光ファイバ４から出射された光が、レンズ及び回折格子により波長分散され、それぞれ第１及び第２の光導波路５３、６３に入射するようにされ、波長分散された光のうち特定の波長の光に対応する前記第１又は第２の光導波路５３、６３と光ファイバ４とが選択的に光学結合されている。
【選択図】　図７

Description

　本発明は波長多重通信や双方向伝送に用いる光合分波器に関するものである。

　近年、情報の高度化と多様化につれ、光伝送システムの大容量化が要求されると共に、リクエスト型の伝送が実現されつつある。双方向の映像及びデータの送受信のため、波長多重伝送を用いて伝送容量を増大させる方法が、既存の光ファイバを用いた光伝送システムを拡張する上で有効である。限られた波長帯域で多数の波長の光を多重するために、例えば特許文献１に示されているように、入出力光ファイバを２次元に配列し、多重光の入出力を行う光ファイバと波長分離された光の入出力を行う光ファイバを、互いに漏れ込みがないように空間的に別々に配置する構成が提案されている。また、光ファイバの配列精度を高めるために、光の入出力部分として光ファイバを配列したシリコン基板とＬＮ（ＬｉＮＯ3）導波路基板を組み合わせる構成も提案されている（例えば、「ジェー．リプソン，ダブリュー．ジェー．ミンフォード，イー．ジェー．マーフィー，ティー．シー．ライス，アール．エー．リンケ　アンド　ジー．ティー．ハーヴェイ：ア　シックス−チャンネル　ウェーブレングス　マルチプレックサー　アンド　デマルチプレックサー　フォー　シングル　モード　システムズ．アイイーイーイー　ジャーナル　オブ　ライトウェーブ　テクノロジー．ボル．エルティー３．エヌオー５．ピー１１５９（１９８５）［J.Lipson, W.J.Minford, E.J.Murphy, T.C.Rice, R.A.Linke, and G.T.Harvey: A Six-Channel Wavelength Multiplexer and Demultiplexer for Single Mode Systems. IEEE Journal of Lightwave Technology. Vol.LT-3.No.5.P.1159(1985)］）。
特開平３−２３９２０７号公報

　しかしながら、前者の場合、特許文献１では、光ファイバアレイの高精度な配列についての具体的構成について言及していない。一方、後者の場合、シリコン基板とＬＮ基板という異種の基板間での接合を用いるため、屈折率の整合をとることができない。また、配列基板の材料が高価であり、加工には結晶方位を合わせた選択的エッチングや拡散・注入工程及び高精度の切削加工を必要とし、量産性が低く、加工精度のばらつきにより歩留まりが悪いという問題点を有していた。

　本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、構成が簡単で、かつ光ファイバの配列精度が高く、屈折率を含めた結合系との整合性の高い光入出力部を有する光合分波器を提供することを目的としている。

　上記目的を達成するため、本発明の光合分波器は、回折格子と、レンズと、前記回折格子とレンズを介して光を入出力するための光入出力部を備え、前記光入出力部は、透明基台と第１の光導波路及び第２の光導波路と、光ファイバとを備え、前記第１及び第２の光導波路が前記透明基台の一方の面に形成され、前記光ファイバが前記透明基台の前記一方の面に対向した面に配置され、前記光ファイバから出射された光が、前記レンズ及び前記回折格子により波長分散され、それぞれ前記第１及び第２の光導波路に入射するようにされ、前記波長分散された光のうち特定の波長の光に対応する前記第１又は第２の光導波路と前記光ファイバとが選択的に光学結合されたものである。

　また、本発明の別の光合分波器は、回折格子と、レンズと、前記回折格子とレンズを介して光を入出力するための光入出力部を備え、前記光入出力部は、透明基台と第１の光導波路、第２の光導波路および第３の光導波路とを備え、前記第１及び第２の光導波路が前記透明基台の一方の面に形成され、前記第３の光導波路が前記透明基台の他方の面に形成され、前記第３の光導波路から出射された光が、前記レンズ及び前記回折格子により波長分散され、それぞれ前記第１及び第２の光導波路に入射するようにされ、前記波長分散された光のうち特定の波長の光に対応する前記第１又は第２の光導波路と前記第３の光導波路とが選択的に光学結合されたものである。

　上記構成において、透明基台の一方の端面での導波路間隔と他方の端面での導波路間隔が異なることが好ましい。

　また、上記構成において、透明基台のレンズ側端面での導波路間隔が非レンズ側端面での導波路間隔よりも狭いことが好ましい。

　また、上記構成において、透明基台上の導波路間隔が狭くなっている部分に沿って、導波路溝深さ以上の深さの遮光部が設けられていることが好ましい。

　また、上記構成において、透明基台は、１つの平面上に形成された複数の光導波路を形成するための溝と、前記１つの平面に対向する面に設けられた光ファイバを保持するためのＶ字溝を有し、その逆相形状を有する金型を用いて、ガラス材料又は樹脂材料により成形したものであることが好ましい。

　または、上記構成において、透明基台は、１つの平面上に形成された複数の光導波路を形成するための溝と、前記１つの平面に対向する面に設けられた光導波路を形成するための溝を有し、その逆相形状を有する金型を用いて、ガラス材料又は樹脂材料により成形したものであることが好ましい。

　また、上記構成において、透明基台は、光導波路を形成する材料の屈折率よりも小さいガラス材料又は樹脂材料で形成されていることが好ましい。

　また、上記構成において、レンズ側端面において、光導波路がその延長線上で一点に交差するように配置されていることが好ましい。

　また、上記構成において、光導波路及び別に設けられた光入出力手段のレンズ側の入出力端面は、光の導波方向に垂直な面に対し傾斜しており、その表面は鏡面化されていることが好ましい。

　また、上記構成において、光導波路及び別に設けられた光入出力手段のレンズ側の入出力端面に反射防止膜を設けることが好ましい。

　また、本発明の光入出力部は、透明基台と第１、第２、第３の光導波路とを備え、前記第１及び第２の光導波路が前記透明基台の一方の面に形成され、前記第３の光導波路が前記透明基台の他方の面に形成され、透明基台の一方の端面での第１および第２の光導波路の導波路間隔と他方の端面での導波路間隔が異なるものである。

　以上のように、本発明の光合分波器によれば、光導波路と透明基台とが一体的に形成されるため、加工工程を簡素化することができる。また、入出力部が光ファイバを備えることとしたので、透明基台上の光導波路を形成する面が１面のみとなり、透明基台の加工工程を簡素化することができる。

　また、本発明の別の光合波器によれば、各光導波路の位置調整を不要とすることができる。

　また、透明基台の一方の端面での導波路間隔と他方の端面での導波路間隔を異ならせることにより、任意の受光素子や光伝送装置を使用することができる。

　また、透明基台のレンズ側端面での導波路間隔を非レンズ側端面での導波路間隔よりも狭くすることにより、回折格子により分離される波長帯域幅を狭くすることができると共に、光合分波器に結合する光ファイバ等の結合スペースを確保することができる。

　また、透明基台上の導波路間隔が狭くなっている部分沿って、導波路溝深さ以上の深さの遮光部を設けることにより、導波光の漏れ込みを抑制することができる。

　また、透明基台を、１つの平面上に形成された複数の光導波路を形成するための溝と、前記１つの平面に対向する面に設けられた光ファイバを保持するためのＶ字溝を有し、その逆相形状を有する金型を用いて、ガラス材料又は樹脂材料により成形したものとするか、または、１つの平面上に形成された複数の光導波路を形成するための溝と、前記１つの平面に対向する面に設けられた光導波路を形成するための溝を有し、その逆相形状を有する金型を用いて、ガラス材料又は樹脂材料により成形したものとすることにより、光導波路と透明基台とが一体的に形成され、加工工程を簡素化することができる。

　また、透明基台を、光導波路を形成する材料の屈折率よりも小さいガラス材料又は樹脂材料で形成することにより、光導波路の形成を容易にすることができる。

　また、レンズ側端面において、光導波路をその延長線上で一点に交差するように配置することにより、入射角のずれによる結合効率の変動を抑制することができる。

　また、光導波路及び別に設けられた光入出力手段のレンズ側の入出力端面を、光の導波方向に垂直な面に対し傾斜させ、その表面を鏡面化することにより、反射戻り光や光学系内での多重反射光を抑制することができ、光合分波器での歪や雑音を低減することができる。

　また、光導波路及び別に設けられた光入出力手段のレンズ側の入出力端面に反射防止膜を設けることにより、さらに反射戻り光や光学系内での多重反射光を抑制することができ、光合分波器での歪や雑音を低減することができる。

　（第１の実施例）
　本発明の光合分波器の好適な第１の実施例を、図１から図３を参照しつつ説明する。図１は本発明の第１の実施例における光合分波器の構成図を示す斜視図、図２は第１の実施例の光合分波器における光入出力部３の構成を示す正面図、図３はその斜視図である。

　図１に示すように、例えば３本の入出力光ファイバ４、５及び６は、例えば頂角６０度のＶ字溝７ａを有する配列基台７及び押え板８により密着して保持され、光入出力部３を構成している。光入出力部３の前方にはレンズ２及び回折格子１が配置されている。図２に示すように、配列基台７のＶ字溝７ａの頂角は６０度である。また、各入出力光ファイバ４、５及び６は同じ外径を有しているため、下段の入出力光ファイバ４及び上段の入出力光ファイバ５及び６は互いに密着して配列される。また、図３に示すように、光入出力部３のレンズ側に位置し、入出力光ファイバ４、５及び６の入出力端面を含む入出力端面部１２は、各入出力光ファイバ４、５及び６の配列方向に垂直な面に対して少なくとも７度以上傾斜し、その表面は鏡面化されている。

　光入出力部３の入出力光ファイバ４から出射された波長多重光は、レンズ２を透過して回折格子１に入射し、格子溝１ａに垂直な方向に波長分散される。波長分散光は、再びレンズ２を透過し、波長分散された光のうち特定の波長の光が波長分散方向に配列された入出力光ファイバ５及び６にそれぞれ入射する。その結果、波長分散された光のうち特定の波長の光に対応する入出力光ファイバ４と５及び入出力光ファイバ４と６とがそれぞれ選択的に結合される。入出力光ファイバ５及び６の出力は、それぞれ波長分離されている。回折格子１に対する入出力光ファイバ５及び６の位置は、波長分散された光のうち前記特定の波長の光の波長分散方向と一致する。また、光入出力部３の入出力端面１２の傾斜方向は、入出力光ファイバ５及び６の配列方向と垂直である。そのため、入出力光ファイバ４から各入出力光ファイバ５及び６への、レンズ２及び回折格子１を含む光路長はそれぞれ同じである。

　上記第１の実施例によれば、配列基台７に設けられたＶ字溝７ａに３本の入出力光ファイバ４、５及び６を重ね、配列した簡便な構成であり、Ｖ字溝７ａの側面と各入出力光ファイバ４、５及び６の側面が密着し、配列精度の高い入出力光ファイバアレイが構成される。また、入出力光ファイバ４から各入出力光ファイバ５及び６への光路長が同じであるため、光ファイバ間の結合効率のばらつきが低減される。また、光入出力部３の入出力端面１２を傾斜させ、さらに入出力端面１２の表面を鏡面化したので、反射戻り光及び光学系内での多重反射光が抑制され、光合分波器での歪や雑音が低減される。

　なお、上記第１の実施例では、配列基台７のＶ字溝７ａの頂角を６０度としたが、これに限定されるものではなく、例えば、図４に示すように、上段の入出力光ファイバ５１及び６１のクラッド部分の一部又は全周にわたって一定の範囲を除去し、前記頂角６０度よりも小さい頂角のＶ字溝７１ａを有する配列基台７１を用いて、これらの入出力光ファイバ４、５１及び６１を配列保持するように構成してもよい。または、図５に示すように、入出力光ファイバ４２、５２及び６２のクラッドの外径を研磨又はエッチングにより小さくし、クラッドの外周面に強度補強用の薄膜層４ａ、５ａ及び６ａをそれぞれ設け、第１の参考例と同様の頂角６０度のＶ字溝７２ａを有する（小型の）配列基台７２に密着配列させるように構成してもよい。いずれの場合も、波長分離光が入出力される入出力光ファイバ５１と６１又は５２と６２の間隔を狭搾化することができ、それぞれの入出力光ファイバ５１及び６１又は５２及び６２において結合される波長帯域幅を変化させることなく、光合分波機能として波長分離できる間隔を狭くすることができる利点を持つ。また、クラッド径をそのままにし、金属等の薄膜層４ａ、５ａ及び６ａを施すことにより、強度補強と共に光ファイバ間の漏れ込みを防ぐことができ、クロストークが改善される。

　また、上記第１の実施例における配列基台７、７１又は７２の加工方法は特に限定されないが、基台形状の逆相形状を有する金型を用い、ガラス材料を注型成形したものを用いてもよい。この場合、配列基台７、７１又は７２の加工精度が良く、量産性に優れ、光ファイバ材料との整合性がよいので、機械的及び物理化学的な後処理加工を行いやすいという利点を有する。具体的な加工方法については後述する。

　さらに、図６（ａ）に示すように、光入出力部３の入出力端面１２に反射防止膜１０を蒸着等により直接的に設けることにより、入出力端面１２での反射戻り光及び多重反射光をさらに低減することができる。また、図６（ｂ）に示すように、反射防止膜１０を有する平板９を接着層１１を介して入出力端面１２に配置するように構成してもよい。後者の場合、上記反射戻り光及び多重反射光低減効果と共に、光ファイバアレイ部分を蒸着プロセスにおける高温にさらすことがなくなり、安定して反射防止膜１０を設けることができる。なお、平板９の厚みと平板９の対向する面同士のくさび形状化により、対向面上で起こる多重反射光が光ファイバへ再結合をしないようにする必要がある。例えば、厚さ０．５ｍｍ、角度１度のくさび平板を用いた場合、シングルモード光ファイバでの再結合度を−５５ｄＢ以下にすることができる。また、接着層１１の屈折率を光ファイバの屈折率及び平板の屈折率に対してその屈折率差が０．０３以内となるようにすれば、それらの間でのフレネル反射率を−４０ｄＢ以下に抑えることができる。

　（第２の実施例）
　次に、本発明の光合分波器の好適な第２の実施例を、図７から図９を参照しつつ説明する。なお、第２の実施例は、光入出力部３の構成においてのみ上記第１の実施例と異なり、回折格子１及びレンズ２により行われる波長分離（光分波器）に関する動作は第１の実施例と同じである。従って、光入出力部３のみ図面を用いて説明する。

　図７は第２の実施例の光合分波器の光入出力部３の構成を示す斜視図である。図７において、光導波路５３及び６３はガラス又は樹脂材料により、配列基台７３上に一体的に形成されている。配列基台７３は、光導波路５３及び６３の材料よりも屈折率の小さいガラス又は樹脂材料で形成され、Ｖ字溝７３ａが設けられている。光導波路５３及び６３の部分がコアに相当し、配列基台７３の部分がクラッドに相当し、光伝送を行うことが可能となる。また、Ｖ字溝７３ａには入出力光ファイバ４が配置されている。配列基台７３及び光導波路５３及び６３の上面にはバッファ層１４が設けられている。配列基台７３の入出力端面１２は、配列基台７３の上面又は底面に対する垂直面から傾斜しており、表面は鏡面化されている。また、入出力端面１２上の光導波路５３及び６３の入出力端面１５及び１６の間隔は、通常の光ファイバを密着配列した間隔である１２５μｍよりも狭く設定されている。配列基台７３のもう一方の端面１３上の光導波路５３及び光導波路６３の間隔は、その後に結合される任意の受光素子等に整合するような間隔に設定されている。すなわち、光導波路５３及び６３の間隔は、使用する受光素子等に応じて配列基台７３を作製する際に任意に設定することができる。配列基台７３のＶ字溝７３ａに配置された入出力光ファイバ４から出射された波長多重光は、図１に示すレンズ２及び回折格子１により波長分散され、波長分散光は再びレンズ２を透過し、それぞれ光導波路端面１５及び１６に入射する。その結果、波長分散された光のうち特定の波長の光に対応する光導波路５３又は６３と入出力光ファイバ４とが選択的に結合され、波長分離される。

　次に、配列基台７３に対し光導波路５３及び６３が一体的に形成された光入出力部３の製造方法を、図８又は図９を用いて説明する。図８に示す第１の方法では、金型（図示せず）を用い、光導波路部分７３ｂ及びＶ字溝部分７３ａと共に配列基台７３を一括成形する（手順ａ）。次に、配列基台７３の光導波路部分７３ｂ側に高屈折材料２２を埋め込み（手順ｂ）、この高屈折材料を配列基台７３の表面部分まで研磨等で除去し（手順ｃ）、配列基台７３上にバッファ層１４を接合する（手順ｄ）。このようにして得られた光導波路５３及び６３を含む配列基台７３のＶ字溝７３ａ内に入出力光ファイバ４を配置し、押さえ板８で固定する（手順ｅ）。その結果、光入出力部３が完成される。一方、図９に示す第２の方法では、第１の方法と同様に金型を用い、光導波路部分７３ｂ及びＶ字溝部分７３ａと共に配列基台７３を一括成形し（手順ａ）、その後熱処理等によりバッファ層１４を接合し（手順ｂ）、コア相当部分７３ｂへの高屈折率材料２２を充填する（手順ｃ）。このようにして得られた光導波路５３及び６３を含む配列基台７３のＶ字溝７３ａ内に入出力光ファイバ４を配置し、押さえ板８で固定する（手順ｄ）。

　光導波路５３と６３の間隔が入出力端面１２付近で狭くなると、互いの光導波路５３及び６３間で導波光の漏れ込みが起こる可能性がある。しかし、シングルモード光導波路の場合、導波路間隔を３０μｍ以上にすれば、導波光の漏れ込みを−５０ｄＢ以下にすることができる。また、図１０に示すように、配列基台７３の光導波路５３と６３の間に遮光層２０を選択的に設けることにより、導波光の漏れ込みをさらに抑制することも可能である。この場合、遮光層２０の形成工程を、配列基台７３及び光導波路５３及び６３の作製工程に追加し、一括形成することができる。

　また、上記第２の実施例では、配列基台７３の片側に光導波路５３及び６３を形成しているが、図１１に示すように、配列基台７３の光導波路５３及び６３が設けられている面と対向する面に光導波路４３を形成し、バッファ層２３を設けた光入出力部を構成することもできる。これにより光入出力部自体を一括成形可能な集積化部分とすることができる。

　以上のように、第２の実施例では、配列基台７３と光導波路３５及び６３を一体化することにより、光入出力部３の量産性及び加工精度を向上させることができ、光合分波器として特性の均一化を図ることができる。さらに、配列基台７３端面１２及び光導波路３５及び６３の端面１５及び１６の鏡面化を同時に行うことが可能であるという利点をも有している。また、光導波路５３と６３との間隔を狭くすることができ、かつ光導波路の結合時におけるモードフィールド径等の整合性がよく結合効率の高い光合分波器を実現することができる。

　（第１の参考例）
　次に、本発明の光合分波器の好適な第１の参考例を、図１２を参照しつつ説明する。図１２は第１の参考例の光合分波器の光入出力部３の構成を示す斜視図である。なお、上記第１及び第２の実施例と同一の番号を伏した部材は実質的に同一であるため、その説明を省略する。また、説明の都合上、光入出力部３の入出力端面１２側が紙面の奥になるように描いている。

　図１２において、配列基台７４の前半の上面には光導波路５３及び６３が設けられており、後半の上面にはＶ字溝１７及び１８が設けられている。また、配列基台７４の底部にもＶ字溝７４ａが設けられている。入出力光ファイバ４４、５４及び６４はそれぞれ、Ｖ字溝７４ａ、１７及び１８上に載置される。また、入出力光ファイバ５４及び６４は、配列基台７４の入出力光ファイバの側での端面１９において光導波路５３及び６３の端面２４及び２５とそれぞれ結合される。

　第１の参考例は、第１の実施例の上に、さらに導波路５３及び６３の端面２４及び２５と入出力光ファイバ５４及び６４とを結合するために、配列基台７４の後半の上面にＶ字溝１７及び１８を設けたものである。Ｖ字溝１７上に載置され固定された入出力光ファイバ５４は、光導波路５３とコア部分どうしが位置整合するように結合されている。同様に、Ｖ字溝１８上に載置され固定された入出力光ファイバ６４も、光導波路６３とコア部分どうしが位置整合するように結合されている。

　上記第１の参考例によれば、第１の実施例の効果に加え、光ファイバと光導波路とが低損失で結合された光入出力部を構成することができる。また、光導波路５３及び６３を含む配列基台７４は一括成形可能であるため、入出力光ファイバ５４及び６４との整合性を維持しつつ、量産性に優れたものとなる。

　光導波路と光ファイバとの結合部分については、図１３（端面部分のみを特化して記載）に示すように、配列基台７４の光ファイバ側の端面２１を斜め鏡面化し、図１４に示すように、端面を斜め研磨した光ファイバ５６を端面２１に付き当てるように配置するように構成してもよい。この場合、接合部分での反射戻り光が光ファイバ５６及び光導波路５３には再入射しない。端面２１を斜め鏡面化することにより、成形過程において垂直な端面を形成するよりも硝材等の型抜きが容易になり、安定して作製が可能である。さらにレンズ側の光入出力端面１２も作製時に斜め鏡面化することにより、光学系における反射戻り光を抑制することができる。また必要に応じてレンズ側入出力端面１２に反射防止膜を施すことにより、反射戻り光を低減することができる。

　（第２の参考例）
　次に、本発明の光合分波器の好適な第２の参考例を、図１５及び図１６を参照しつつ説明する。図１５は第２の参考例の光入出力部３の構成を示す斜視図であり、図１６はその分解斜視図である。第２の参考例では、実質的に図１１に示した光入出力部３と同一のものを、Ｖ字溝７９ａを有する第２の配列基台７９に装着し、入出力光ファイバ４４、５４及び６４をＶ字溝７９ａ内に密着配置している。入出力光ファイバ４４は光導波路４３に、入出力光ファイバ５４は光導波路５３に、また入出力光ファイバ６４は光導波路６３に、それぞれ位置精度よく結合されている。

　第２の配列基台７９は、図１６に示すように、別個に成形された光入出力部３を載置するための平坦部７９ｂと、入出力光ファイバ４４、５４及び６４を密着配置するためのＶ字溝部７９ａを有する。光入出力部３に一体的に形成された導波路４３、５３及び６３の端面は、Ｖ字溝７９ａに密着配列された入出力光ファイバ４４、５４及び６４のコアと整合する位置に設けられている。このように、Ｖ字溝７９ａにより３本の入出力光ファイバ４４、５４及び６４を精度よく配列した第２の配列基台７９と、成形時に導波路４３、５３及び６３の間隔を規定して作製した配列基台７３とを組み合わせることにより、総作製工程数を低減し、かつ汎用性の高い構成とすることができ、種々の仕様の異なる光合分波器においても、光入出力部の共用部位の多い構成とすることができる。

　なお、上記各実施例では光分波器の動作について説明を行ったが、光合波器の動作は、上記光分波器の動作中光の進行方向を逆にすればよく、その説明を省略する。また、レンズ側の光導波路の配置に関しては、その光導波路端での光の出射方向の延長線上で一点に交差するようにすることが望ましい。その理由は、回折格子からの波長分離光は、それぞれ所望の波長の光が光導波路に入射し、結合される際、回折角の偏位に基づき入射角度の差異が生じる。具体例として、シングルモード導波路（モードフィールド径１０μｍ）における入射角度のずれに対する結合効率の変動を、図１７に示す。このように、入射角度のずれにより結合効率が変動し、これが各波長分離光における挿入損失のばらつきとなって現れる可能性がある。挿入損失のばらつきを低減するため、上記各光導波路配置構成が有効である。例えば、有効焦点距離５ｍｍのレンズを用い光導波路間隔６０μｍで構成する場合、隣接する光導波路は出射端面からの延長線上で約０.７度の交差角で交わるようにすれば、結合損失変動分を最小にすることができる。

　回折格子の配置に関しては、傾き角をリトロー角度又はブレーズ角度付近に設定すればよい。特に、好ましくは回折効率が高く偏光依存性が小さいフーリエ回折格子（例えば 飯田，萩原，朝倉：光通信システムに最適化した高い回折効率を有するホログラフィックフーリエ回折格子，アプライド　オプティクス，３１巻，１５号，３０１５頁，１９９２年［M.Iida, K.Hagiwara, and H.Asakura:Holographic Fourier diffraction gratings with a high diffraction efficiency optimized for optical communication systems, Applied Optics, Vol.31, No.15, P.3015(1992)］ に記載）を用いる。この場合、回折効率が無偏光で９０％以上あり、かつ偏光依存性も５％以内と小さいため、低損失で偏光雑音の小さい構成とすることができる。

　レンズとしては、単一非球面レンズや屈折率分布（ＧＲＩＮ）レンズを用いることにより、従来の球面組レンズに比べ光学系の小型化と共に、多重反射点を低減させることができる。さらに、回折格子を凹面格子又は曲面平面回折格子を用いることにより、レンズが不要な光学系を構成することができる。

　また、上記各実施例では、２つの波長用の合分波器について述べたが、これに限らず３波以上の構成であってもよい。この場合、出力ファイバの本数は多重する数だけ必要となるが、Ｖ字溝に重ねて配列することにより、原理的に何本の出力ファイバであっても直線状に配列することができる。また光導波路については必要な波長の数の光導波路を増やして所望の間隔で形成すればよい。

本発明の光合分波器の第１の実施例の構成を示す斜視図 第１の実施例における光入出力部の構成を示す正面図 第１の実施例における光入出力部の構成を示す斜視図 第１の実施例における光入出力部の他の構成を示す正面図 第１の実施例における光入出力部の他の構成を示す正面図 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ第１の実施例における反射防止膜を有する光入出力部の他の構成を示す側面図 本発明の光合分波器の第２の実施例における光入出力部の構成を示す斜視図 本発明の第２の実施例における光入出力部の製造工程の１例を示す図 本発明の第２の実施例における光入出力部の製造工程の他の１例を示す図 本発明の光合分波器の第２の実施例における光入出力部の他の構成を示す斜視図 本発明の光合分波器の第１の参考例における光入出力部の構成を示す斜視図 本発明の光合分波器の第１の参考例における光入出力部の他の構成を示す斜視図 第１の参考例における配列基台の形状の詳細を示す斜視図 第１の参考例における光ファイバと光導波路の結合状態を示す側部断面図 本発明の光合分波器の第２の参考例における光入出力部の構成を示す斜視図 第２の参考例における配列基台の形状の詳細を示す斜視図 入射角度ずれに対する結合効率変動を表すグラフ

符号の説明

　１　：回折格子
　１ａ：格子溝
　２　：レンズ
　３　：光入出力部
　４　：入出力光ファイバ
　４ａ：強度補償用薄膜層
　５　：入出力光ファイバ
　５ａ：強度補償用薄膜層
　６　：入出力光ファイバ
　６ａ：強度補償用薄膜層
　７　：配列基台
　７ａ：Ｖ字溝
　８　：押さえ板
　９　：平板
１０　：反射防止膜
１１　：接着層
１２　：レンズ側端面
１３　：非レンズ側端面
１４　：バッファ層
１５　：入出力端面
１６　：入出力端面
１７　：Ｖ字溝
１８　：Ｖ字溝
１９　：端面
２０　：遮光層
２１　：端面
２２　：高屈折率材料
２３　：バッファ層
２４　：端面
２５　：端面
４２　：入出力光ファイバ
４３　：光導波路
４４　：入出力光ファイバ
５１　：入出力光ファイバ
５２　：入出力光ファイバ
５３　：光導波路
５４　：入出力光ファイバ
５６　：入出力光ファイバ
６１　：入出力光ファイバ
６２　：入出力光ファイバ
６３　：光導波路
６４　：入出力光ファイバ
７１　：配列基台
７１ａ：Ｖ字溝
７２　：配列基台
７２ａ：Ｖ字溝
７３　：配列基台
７３ａ：Ｖ字溝
７３ｂ：コア相当部分
７４　：配列基台
７９　：配列基台
７９ａ：Ｖ字溝
７９ｂ：平坦部

Claims (14)

1. 　回折格子と、レンズと、前記回折格子とレンズを介して光を入出力するための光入出力部を備え、
   　前記光入出力部は、透明基台と第１の光導波路及び第２の光導波路と、光ファイバとを備え、
   　前記第１及び第２の光導波路が前記透明基台の一方の面に形成され、前記光ファイバが前記透明基台の前記一方の面に対向した面に配置され、前記光ファイバから出射された光が、前記レンズ及び前記回折格子により波長分散され、それぞれ前記第１及び第２の光導波路に入射するようにされ、前記波長分散された光のうち特定の波長の光に対応する前記第１又は第２の光導波路と前記光ファイバとが選択的に光学結合されていることを特徴とする光合分波器。
2. 　回折格子と、レンズと、前記回折格子とレンズを介して光を入出力するための光入出力部を備え、
   　前記光入出力部は、透明基台と第１の光導波路、第２の光導波路および第３の光導波路とを備え、
   　前記第１及び第２の光導波路が前記透明基台の一方の面に形成され、前記第３の光導波路が前記透明基台の他方の面に形成され、
   　前記第３の光導波路から出射された光が、前記レンズ及び前記回折格子により波長分散され、それぞれ前記第１及び第２の光導波路に入射するようにされ、前記波長分散された光のうち特定の波長の光に対応する前記第１又は第２の光導波路と前記第３の光導波路とが選択的に光学結合されていることを特徴とする光合分波器。
3. 　透明基台の一方の端面での導波路間隔と他方の端面での導波路間隔が異なる請求項１又は２記載の光合分波器。
4. 　透明基台のレンズ側端面での導波路間隔が非レンズ側端面での導波路間隔よりも狭い請求項１又は２記載の光合分波器。
5. 　透明基台上の導波路間隔が狭くなっている部分に沿って、導波路溝深さ以上の深さの遮光部が設けられている請求項１又は２記載の光合分波器。
6. 　透明基台は、１つの平面上に形成された第１及び第２の光導波路を形成するための溝と、前記１つの平面に対向する面に設けられた光ファイバを保持するためのＶ字溝を有し、その逆相形状を有する金型を用いて、ガラス材料又は樹脂材料により成形したものである請求項１記載の光合分波器。
7. 　透明基台は、１つの平面上に形成された第１及び第２の光導波路を形成するための溝と、前記１つの平面に対向する面に設けられた第３の光導波路を形成するための溝を有し、その逆相形状を有する金型を用いて、ガラス材料又は樹脂材料により成形したものである請求項２記載の光合分波器。
8. 　透明基台は、光導波路を形成する材料の屈折率よりも小さいガラス材料又は樹脂材料で形成されている請求項１又は２に記載の光合分波器。
9. 　レンズ側端面において、光導波路がその延長線上で一点に交差するように配置されている請求項１から８のいずれかに記載の光合分波器。
10. 　光導波路及び別に設けられた光入出力手段のレンズ側の入出力端面は、光の導波方向に垂直な面に対し傾斜しており、その表面は鏡面化されている請求項１又は２記載の光合分波器。
11. 　光導波路及び別に設けられた光入出力手段のレンズ側の入出力端面に反射防止膜を設けた請求項１又は２記載の光合分波器。
12. 　透明基台と第１の光導波路、第２の光導波路および第３の光導波路とを備え、
    　前記第１及び第２の光導波路が前記透明基台の一方の面に形成され、前記第３の光導波路が前記透明基台の他方の面に形成され、
    　透明基台の一方の端面での前記第１及び第２の光導波路の導波路間隔と他方の端面での導波路間隔が異なる光入出力部。
13. 　透明基台上の導波路間隔が狭くなっている部分に沿って、導波路溝深さ以上の深さの遮光部が設けられている請求項１２記載の光入出力部。
14. 　透明基台は、光導波路を形成する材料の屈折率よりも小さいガラス材料又は樹脂材料で形成されている請求項１２に記載の光入出力部。

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