JPH11109151A

JPH11109151A - 光波長合分波器

Info

Publication number: JPH11109151A
Application number: JP30483097A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Ukechi; 光雄請地
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 1997-10-01
Filing date: 1997-10-01
Publication date: 1999-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、溝内に設置した合分波フィルタを不
要とすることで、光損失の少ない波長合分波器の製作を
容易とし、しかもフィルタの厚さと溝の幅の不一致に起
因する光学特性の劣化を解消することを目的とする。【解決手段】一の端部に第１の波長の光を透過し第２の
波長の光を反射する合分波フィルタ膜を形成した光ファ
イバ、前記合分波フィルタ膜が形成された光ファイバの
端部と端面が対向し、かつ、その端面において交わる光
導波路、を有する光波長合分波器を構成する。また、一
の端面を軸方向に対し斜めに形成し、かつその端面に合
分波フィルタ膜を形成した光ファイバ、端面が前記光フ
ァイバの一の端部の側面に対向し、かつその軸が前記合
分波フィルタ膜の面法線に対して前記光ファイバの軸と
対称となるように設置された光導波路、を有する光波長
合分波器を構成する。

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合
波あるいは分波する光波長合分波器に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信において、大容量の情報を伝送
し、また同時に双方向への情報伝送を可能とするため
に、複数の波長の光を１つの伝送路で伝送する光波長多
重方式が用いられている。光波長多重方式には、異なる
伝送路から来た複数の波長の光を１つに合流させる波長
合波器及び１つの伝送路に含まれる複数の波長の光を分
離する波長合分波器が必要とされている。そして、機能
的に波長合波器と波長分波器を兼用する波長合分波器を
用いることで、光波長多重方式システムを効率よく構成
することができる。

【０００３】従来の光波長合分波器を図８に示す。基板
１０に幅狭溝１１が形成され、幅狭溝１１には第１の波
長を透過し第２の波長の光を反射する合分波フィルタ２
０が設置されている。この合分波フィルタ２０は透明基
板に例えばＳｉＯ_２とＴｉＯ_２を交互に多層積層した誘
電体多層膜で形成されるのが通例である。また、基板１
０上にはその端面上に一の端部を有し他端が幅狭溝１１
の側面で、かつ、合分波フィルタ２０が設置された箇所
において合分波フィルタ２０の面法線に対してそれぞれ
軸の方向が対称となるように交わる光導波路３１Ａ、光
導波路３１Ｂが形成されている。さらに光導波路３１
Ａ、光導波路３１Ｂが交わる端面と対向した端面を有す
るとともに、光導波路３１Ａの延長上に光導波路３２が
形成されている。光導波路３２はＹ分岐しており、分岐
先の端部が第１の波長の発光素子５０、第１の波長の受
光素子６０にそれぞれ光結合するようにおのおの発光端
５１、受光端６１と対向している。光導波路３１Ａ、光
導波路３１Ｂの端面に対向して光ファイバ７０Ａ、光フ
ァイバ７０Ｂがそれぞれ設置される。

【０００４】第１の波長と第２の波長の光が混合した光
が光ファイバ７０Ａを通じ、光導波路３１Ａに注入され
る。光導波路３１Ａを通過した光はもう一方の端面から
合分波フィルタ２０に入射する。第１の波長の光は合分
波フィルタ２０を通過し、光導波路３２に入射し受光素
子６０に到達する。第２の波長の光は合分波フィルタ２
０により反射されるので、これは光導波路３１Ｂを通過
して光ファイバ７０Ｂに入射する。このようにして、第
１の波長と第２の波長の光が混合した光は分波される。
また、発光素子５０から発光した第１の光は光導波路３
２、合分波フィルタ２０を通過して光導波路３１Ａに注
入され光導波路３１Ａの端面から光ファイバ７０Ａに入
射する。このようにして光波長分波器によって、第１の
波長の光での双方向光通信、第２の波長の光のでの単方
向光通信が行われる。

【０００５】また、光ファイバ７０Ｂの他端に設置され
た第２の波長の光受光素子に代えて第２の波長の光発光
素子を設置すれば、この発光素子での第２の波長の光と
発光素子５０での第１の波長の光を合分波フィルタ２０
上で合波し光導波路３１Ａに送り込むことができる。

【０００６】以上のように、従来の波長合分波器は溝内
に設置した合分波フィルタ２０によって複数の波長の光
を合波、分波している。この合分波フィルタ２０は光導
波路のような光を閉じ込める機構を持たないことから、
厚くなると光の拡散による光損失を生じ易い欠点があ
る。この光損失を低減しようとすれば、合分波フィルタ
２０を構成する透明基板を薄くする等して、合分波フィ
ルタ２０を薄くする必要がある。その結果、Ｚ合分波フ
ィルタ２０として通例１０μｍ程度のものが使用され
る。一方、溝の幅は合分波フィルタ２０の厚さに対応し
た幅の狭いものが好ましいが、ダイシングソー等で基板
を加工する関係から２０μｍ程度が限界であり、このよ
うに幅の狭い溝の形成は容易ではない。その上、合分波
フィルタ２０の厚さと溝の幅に不一致があるために、波
長合分波器の製作時あるいは使用時に合分波フィルタ２
０が溝内において傾きがちであり、その結果波長合分波
器の光学特性を劣化することが多かった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のような状況に鑑
み、本発明は、溝内に設置した合分波フィルタを不要と
することで、光損失の少ない波長合分波器の製作を容易
とし、しかもフィルタの厚さと溝の幅の不一致に起因す
る光学特性の劣化を解消することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、一の端部に
第１の波長の光を透過し第２の波長の光を反射する合分
波フィルタ膜を形成した光ファイバ、前記合分波フィル
タ膜が形成された光ファイバの端部と端面が対向し、か
つ、その端面において交わる光導波路、を有する光波長
合分波器を構成する。

【０００９】また、本発明では、一の端面を軸方向に対
し斜めに形成し、かつその端面に合分波フィルタ膜を形
成した光ファイバ、端面が前記光ファイバのーの端部の
側面に対向し、かつその軸が前記合分波フィルタ膜の面
法線に対して前記光ファイバの軸と対称となるように設
置された光導波路、を有する光波長合分波器を構成す
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１、図２に本発明の第１の実施
例を示す。図２は第１図から発光素子５０、受光素子６
０とフィルタ付光ファイバ８０を外した状態を示してい
る。基板１０に幅広溝１２、幅広溝１４が、そして幅広
溝１２と幅広溝１４の間にはＶ溝１６が形成されてい
る。光導波路３１Ａは基板１０の端面から幅広溝１２の
側面にかけて形成され、その一の端部がＶ溝１６の端面
と対向し、しかもＶ溝１６の溝方向と一致した方向にな
っている。ここで、幅広溝１２と幅広溝１４の側面は光
導波路３１Ａの軸に斜めになる方向となっている。光導
波路３１Ｂは一の端部が幅広溝１２の側面において光導
波路３１Ａの一の端部と交わり、他の端部が基板１０の
端面に向かっている。光導波路３２は幅広溝１４の側面
においてその一の端部がＶ溝１６の端面と対向し、他端
部側はその後Ｙ分岐している。光導波路３２のＹ分岐し
た先端には彫込１８が形成されている。

【００１１】Ｖ溝１６にフィルタ付光ファイバ８０が、
２つある彫込１８に発光素子５０、受光素子６０がそれ
ぞれ設置される。フィルタ付光ファイバ８０は場合によ
りシングルモードファイバ、マルチモードファイバのい
ずれをも使用できる。マルチモードファイバを使用すれ
ば光導波路３１Ａ、光導波路３２との軸合せが容易にな
る。なお、マルチモードファイバの代わりにシングルモ
ードファイバのコア径を全体的に拡大したＴＥＣ（Ｔｈ
ｅｒｍａｌｌｙ−ＤｉｆｆｕｓｅｄＥｘｐａｎｄｅｄ
Ｃｏｒｅ）ファイバを使用しても差し支えない。フィ
ルタ付光ファイバ８０はその両端部の端面が幅広溝１２
及び幅広溝１４と平行になるよう、その軸に対して斜め
に形成してある。このフィルタ付光ファイバ８０の両端
面には、第１の波長の光を透過し第２の波長の光を反射
する合分波フィルタ膜８１と、第１の波長の光を通し第
２の波長の光をカットするカットフィルタ膜８２がそれ
ぞれ形成されている。合分波フィルタ膜８１の面法線に
対して、光導波路３１Ａの軸と光導波路３１Ｂの軸の方
向が対称になるようにされている。図１では判りやすさ
のため、カットフィルタ膜８２の面は合分波フィルタ膜
８１の面とほぼ平行としているが、これは必ずしもそう
でなくとも良い。なお、カットフィルタ膜８２は後述の
ように事実上合分波フィルタ膜８１と同一のフィルタを
使用することもできる。

【００１２】基板１０の材質は特に限定する必要はない
が、シリコンを用いるとＶ溝１６を異方性エッチングで
極めて精密に形成できるので都合が良い。幅広溝１２と
幅広溝１４はダイシングソーによるブレード加工が適用
できる。ここで、幅広溝１２、幅広溝１４は従来例の幅
狭溝１１のようにその幅を狭くする必要はないので加工
は極めて容易である。光導波路の形成は種々の方法が利
用できる。例えば、火炎堆積法を適用できる。ここで、
光導波路をポリマ等の有機材料で形成したポリマ導波路
とすると、基板１０をシリコンとしたときの相性がよ
い。ポリマ導波路はその作成工程にシリコン内部に結晶
欠陥を誘発するような高温を必要としないため、ポリマ
導波路の作成後にＶ溝１６を高精度で形成することが容
易だからである。

【００１３】フィルタ付光ファイバ８０は合分波フィル
タ膜８１とカットフィルタ膜８２の形成後にＶ溝１６上
に設置する。合分波フィルタ膜８１とカットフィルタ膜
８２は例えば誘電体多層膜であり、その形成は例えば真
空蒸着法等の成膜方法によりＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２の膜を
交互にフィルタ付光ファイバ８０に積層することで行え
る。合分波フィルタ膜８１とカットフィルタ膜８２がフ
ィルタ付光ファイバ８０の軸に対し同一の角度で傾いて
いれば合分波フィルタ膜８１とカットフィルタ膜８２は
まったく同じ条件で成膜しても差し支えない。ここで、
フィルタ付光ファイバ８０に合分波フィルタ膜８１、カ
ットフィルタ膜８２を形成した際に、合分波フィルタ膜
８１、カットフィルタ膜８２を構成する材料がフィルタ
付光ファイバ８０の側面の一部にも付着、回り込みをす
ることが有り得る。幅広溝１２、幅広溝１４を基板１０
に形成することは、この回り込みに対して逃げとなり、
フィルタ付光ファイバ８０の設置が影響されない利点を
もたらす。フィルタ付光ファイバ８０はＶ溝１６へ適宜
に接着剤等で固定できる。また、場合により図１上方か
ら基板１０との間で押さえ板で押さえて固定することも
できる。

【００１４】第１の波長の光と第２の波長の光が混合し
た光が光導波路３１Ａの端面から注入される。この光は
幅広溝１２の側面にある光導波路３１Ａの端面から合分
波フィルタ膜８１に入射する。このとき第１の波長の光
は合分波フィルタ膜８１を通過し、第２の波長の光は合
分波フィルタ膜８１により反射される。第１の波長の光
はフィルタ付光ファイバ８０のコア８５を通って、カッ
トフィルタ膜８２に達する。カットフィルタ膜８２はコ
ア８５を通ってきた光のうち合分波フィルタ膜８１で分
離し切れなかった僅かな第２の波長の光を除去する。即
ち、カットフィルタ膜８２は絶対に必要というものでは
ないが、カットフィルタ膜８２を加えることで分離され
た第１の波長の光への第２の光の混入を低減し、より誤
りの少ない光通信をすることに寄与する。カットフィル
タ膜８２を通過した第１の波長の光は端部から光導波路
３２に入射し最終的に受光素子６０に達しここで検知さ
れる。一方、合分波フィルタ膜８１で反射された第２の
光は光導波路３１Ｂに入射し光導波路３１Ｂの端部から
出射し、適宜光ファイバ等に入射する。発光素子５０は
第１の波長の光を発し、この光は光導波路３２、カット
フィルタ膜８２、コア８５、合分波フィルタ膜８１を通
過し、光導波路３１Ａの端部から出射する。このように
して第１の波長の光での送受信、第２の波長の光での送
信が可能となる。

【００１５】図３に本発明の第２の実施例を示す。これ
は光合分波器を正面から見た図である。第１の実施例と
は光導波路３２を除去し、フィルタ付光ファイバ８０の
端面のカットフィルタ膜８２に受光素子６０が直接対向
し、光導波路３１Ｂの端部に発光素子５０Ａが設置され
ている点が異なる。発光素子５０Ａと受光素子６０は適
宜基板１０に設けられた彫込等により光路と軸合せをし
ているが、この点は記載を省略してある。この省略は以
下の図でも同様とする。光導波路３１Ａから入射し、合
分波フィルタ８１通った第１の波長の光は、コア８５を
通過してカットフィルタ膜８２から受光素子６０に直接
入射する。また、発光素子５０Ａから発した第２の波長
の光は、光導波路３１Ｂを通過して合分波フィルタ８１
で反射されて、光導波路３１Ａから送り出される。この
結果第１の波長の光での受信、第２の波長の光での送信
が可能となる。この実施例ではカットフィルタ膜８２の
後の光導波路がないこと及び発光素子５０Ａを基板１０
上に設置したことで、光波長多重通信装置全体のサイズ
を小さくすることが可能となっている。

【００１６】図４に本発明の第２の実施例の変形例であ
る第３の実施例を示す。ここでは特にフィルタ付光ファ
イバ８０にＮＡの特に大きなマルチモードファイバを使
用している。また、光導波路３１Ａと光導波路３１Ｂが
合分波フィルタ膜８１の面法線に対してそれぞれ対称な
軸方向であるのは第１、第２の実施例と同一だが、合分
波フィルタ膜８１、カットフィルタ膜８２の面はフィル
タ付光ファイバ８０の軸に対し垂直となっている。この
結果、フィルタ付光ファイバ８０の軸は光導波路３１Ａ
の軸と方向が異なっている。フィルタ付光ファイバ８０
のＮＡが大きいことにより、光導波路３１Ａと軸方向が
異なっても幅広溝１２の側面にある光導波路３１Ａ端面
から出射する光が効率よくコア８５に入射するのであ
る。この実施例では合分波フィルタ膜８１、カットフィ
ルタ膜８２の面がフィルタ付光ファイバ８０の軸方向に
対し垂直となっていることにより、フィルタ付光ファイ
バ８０を設置するときフィルタ付光ファイバ８０が回転
してもこれが問題にはならないため、光合分波器の作成
がいっそう容易となっている。

【００１７】図５に本発明の第４の実施例を示す。ここ
では基板１０上に形成される溝は幅広溝１２のみであ
り。フィルタ付光ファイバ８０も片側にのみ合分波フィ
ルタ膜８１を形成している。そして、光導波路３３はそ
の端面が前記光ファイバ（８０）の一の端部の側面に対
向し、フィルタ付光ファイバ８０の合分波フィルタ膜８
１の面法線に対しフィルタ付光ファイバ８０の軸と対称
に設置されている。光導波路３２は、合分波フィルタ膜
８１と対向するように形成され、Ｙ分岐した先に発光素
子５０、受光素子６０が設置されている。この実施例で
は第１の波長の光と第２の波長の光が混合した光はコア
８５を通って、合分波フィルタ膜８１に入射するが、こ
の際に合分波フィルタ膜８１によって反射された第２の
波長の光は、フィルタ付光ファイバ８０の中を通過して
光導波路３３の端面に入射する。第１の波長の光はその
まま合分波フィルタ膜８１を通過し光導波路３２に入射
し、受光素子６０に達する。また、発光素子５０から発
せられた第１の波長の光は光導波路３２、合分波フィル
タ膜８１を通過し、コア８５に入射する。このようにし
て、第１の波長の光での送受信、第２の波長の光での受
信が可能となる。この実施例は基板１０にはフィルタ付
光ファイバ８０の片側の端面のみ設置すればよく、第１
から第３の実施例の光導波路３１Ａが不要であり、従い
光導波路３１Ａ端部と光ファイバの光結合が不要なた
め、光合分波器の構成が簡素化される利点がある。

【００１８】図６に本発明の第４の実施例の変形例にな
る第５の実施例を示す。これは第４の実施例とは、光導
波路３２を除去し、代わりに発光素子５０をフィルタ付
光ファイバ８０端面の合分波フィルタ膜８１に直接対向
設置していること、光導波路３３の端部に受光素子６０
Ａを設置していることが異なる。発光素子５０から発し
た第１の波長の光は合分波フィルタ膜８１を通過し、コ
ア８５に入射し、コア８５から入射した第２の波長の光
は合分波フィルタ膜８１で反射し光導波路３３を通過し
た後受光素子６０Ａで受光される。このようにして第１
の波長の光での送信、第２の波長の光での受信が行え
る。この実施例ではＹ分岐した光導波路が不要で、受光
素子６０Ａが基板１０上に設置されることから光多重通
信装置の構成が簡素になる。

【００１９】図７に本発明の第１の実施例の変形例であ
る第６の実施例を示す。これは第１の実施例とはフィル
タ付光ファイバ８０にはカットフィルタ膜８２の代わり
にハーフミラー膜８３が形成されていること、光導波路
３２を除去してハーフミラー膜８３に発光素子５０が直
接対向設置されていること、更に一の端部端面がフィル
タ付光ファイバ８０の一端部の側面に対向し、かつその
軸がコア８５の軸方向とハーフミラー膜８３の面法線に
対し対称な光導波路３４が形成され、その端部に受光素
子６０が設置されている点が異なる。ここでは光導波路
３１Ａから合分波フィルタ膜８１、コア８５を通過した
第１の波長の光はハーフミラー膜８３で透過光と反射光
に分離される。そして、反射光は光導波路３４を通じ受
光素子６０により受光される。一方、発光素子５０から
発した第１の波長の光はハーフミラー膜８３を通過し、
コア８５、合分波フィルタ膜８１から光導波路３４に入
射する。即ち、この実施例においては第１の実施例にお
けるＹ分岐した光導波路３２の役割をハーフミラー膜８
３がおこなうことになり、機能的には同一でありながら
光合分波器が小型化される。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明は、溝内に設置した
合分波フィルタを不要とし、光損失の少ない波長合分波
器の製作を容易とし、かつ光学特性の劣化を解消するこ
とができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す斜視図である。

【図２】図１からフィルタ付光ファイバ及び光素子を取
り払い、基板の状態を示した斜視図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す正面図である。

【図４】本発明の第３の実施例を示す正面図である。

【図５】本発明の第４の実施例を示す正面図である。

【図６】本発明の第５の実施例を示す正面図である。

【図７】本発明の第６の実施例を示す正面図である。

【図８】従来の光合分波器を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０基板１１幅狭溝１２幅広溝１４幅広溝１６Ｖ溝１８彫込２０合分波フィルタ３１Ａ光導波路３１Ｂ光導波路３２光導波路３３光導波路５０発光素子５０Ａ発光素子５１発光端６０受光素子６０Ａ受光素子６１受光端７０Ａ光ファイバ７０Ｂ光ファイバ８０フィルタ付光ファイバ８１合分波フィルタ膜８２カットフィルタ膜８３ハーフミラー膜８５コア

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の波長の光を分波しあるいは合波する
光波長合分波器において、一の端部に第１の波長の光を透過し第２の波長の光を反
射する合分波フィルタ膜（８１）を形成した光ファイバ
（８０）、前記合分波フィルタ膜（８１）が形成された光ファイバ
（８０）一の端部と端面が対向し、かつ、その端面にお
いて交わる２つの光導波路（３１Ａ、３１Ｂ）、を有す
ることを特徴とする光波長合分波器。
【請求項２】複数の波長の光を分波しあるいは合波する
光波長合分波器において、一の端面を軸方向に対し斜めに形成し、かつその端面に
合分波フィルタ膜（８１）を形成した光ファイバ（８
０）、端面が前記光ファイバ（８０）の一の端部の側面に対向
し、かつその軸が前記合分波フィルタ膜（８１）の面法
線に対して前記光ファイバの軸と対称となるように設置
された光導波路（３３）、を有することを特徴とする光
波長合分波器。
【請求項３】請求項１に記載の光波長合分波器におい
て、前記一の端部とは異なる他の端部であって、軸方向に対
し面が斜めとなる端部に半透過フィルタ膜（８３）が形
成された光ファイバ（８０）、端面が前記光ファイバ（８０）の他の端部の側面に対向
し、かつその軸が前記半透過フィルタ膜（８３）の面法
線に対して前記光ファイバの軸と対称となるように設置
された光導波路（３４）を有することを特徴とする光波
長合分波器。
【請求項４】請求項２に記載の光波長合分波器におい
て、前記光導波路（３３）がマルチモード導波路であること
を特徴とする光波長合分波器。
【請求項５】請求項１から請求項４に記載の光波長合分
波器において、前記光ファイバ（８０）がマルチモードファイバまたは
ＴＥＣファイバであることを特徴とする光波長合分波
器。
【請求項６】請求項１から請求項４に記載の光波長合分
波器において、前記光導波路（３１Ａ、３１Ｂ、３３）、及び前記光ファイバ（８０）を設置するＶ溝（１６）が
一面に一体形成された基板（１０）を有し、前記Ｖ溝（１６）上に前記光ファイバ（８０）が設置さ
れたことを特徴とする光波長合分波器。
【請求項７】請求項６に記載の光波長合分波器におい
て、前記基板（１０）はシリコンからなり、その異方性エッ
チングにより前記Ｖ溝（１６）が形成されたことを特徴
とする光波長合分波器。
【請求項８】請求項７に記載の光波長合分波器におい
て、前記光導波路（３１Ａ、３１Ｂ、３３）と前記Ｖ溝（１
６）との境界部に溝（１２、１４）を設けたことを特徴
とする光波長合分波器。
【請求項９】請求項７に記載の光波長合分波器であっ
て、光導波路（３１Ａ、３１Ｂ、３３、３４）がポリマ光導
波路であることを特徴とする光波長合分波器。