JPS6152604A - 光合分波器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分針） 本発明はエバネセント結合が生じる光辱波路系を多段接
続して構成し、複数波長を合分波する光合分波器に関す
るものである。

・（従来の技術） 従来のエバネセント結合を利用した光合分波器は、例え
ば特願昭５８−８８７１９で述べられているように、１
組の光フアイバ対から構成されている。このような光合
分波器により、エバネセント結合の生じている相互作用
領域の長さがエバネセント結合の強さで決まる結合長の
奇数倍になる波長と偶数倍になる波長を合分波できる。

すなわち一つの光合分波器で完全に合分波できるのは２
波長であり、複数波長を１・度に合分波することはでき
ない。複数波長を合分波するためにはこのような光合分
波器単体を多段接続する方法が示されている。

＠６図は前記特願昭５８−８８７１９による８波長を対
象とした光合分波器単体の多段接続構成図であり、１は
光合分波器、２は光ファイバである。第６図中の光合分
波器１（四により相互作用領域の長さが結合長の偶数倍
になる波長λ０．λ、ｌλ５．λ、と奇数倍になる波長
λ、ｌλ１．λ、ｌλ８に分波される。以下、光合分波
器１（ｂ）〜１（２）によ・り第１図の構成では波長を
逐次分波してゆくことになる。

（本発明が解決しようとするｒｊＩａ点ンところで１奇
数倍の波長として分波された８波長以上をさらに分波す
るには光合分波器の相互作用領域の長さおよび光導波路
間隔を調整する必要がある。しかし光導波路間隔を変え
ると結合長の波長特性が変化し、例えば３波長中の２波
長に対しては相互作用領域の長さが結合長の偶数倍また
は奇数倍となるようにパラメータを設定できるが、この
時一般に残り１波長に対しては相互作用領域の長さが結
合長のちょうど整数倍ではなくなってくる。したがって
、第６図中で光合分波器１（ａ］で奇数倍の波長として
分波された波長λ２．λ、。

λ６．λ８をさらに偶数倍の波長λ３．λ６と奇数倍の
波長λ６．λ８に完全に分波するための光合分波１ｉ　
１　（Ｃ１のパラメータ設定が困難でクロストーク劣化
に結び付く問題点がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明はエバネセント結合の生じる光導波路系・を多段
接続して複数波長用の光合分波器を構成する際に、一つ
の光導波路系により奇数倍の波長として分波される波長
が二つ以下になるように、各光導波路系における相互作
用領域の長さおよび分波波長系列を設定するものである
。以下図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明による光合分波器の光導波路構成および
分波過程を表わす概念図であり、３は光導波路である。

第１図中ｌ□、　１．　、１．　、１．　。

１、．１６およびｌ、の領域において２本の光導波路が
エバネセント結合の生じるようにｌＩ４接されており、
相互作用領域を構成している。光導波路間隔が同じであ
り、相互作用領域の長さが次式を満たすｌ□＊　１２．
１．およびｌ、の相互作用領域を直列に多段隣接する。

ｔｌ−２１，−４ｔ８−８１４（１） 第１図の光導波路構成はこのような構成なので、次の関
係を満たす波長系列を１０の領域に入射させる時、波長
λ　、λ　・・・・・、λ。は以下に述べる過□・程で
分波される。

ｔ、　ｍ　ｓ（ｍ−１）ｚｏ（λ１）　＝　ａ（ｍ＋１
）ｔｏ（λ、）（旬ｔ、　　−４＋２ｍ−１）ｊｏ（λ
、）　　−４（２ｍ＋１）ｊｏ（λ８）　　　　　（８
）ｔ、　−２＋４ｍ−１）ｊｏｔλ３）　−２＋４ｍ＋
１）ｔｏｆλ、）　　　＋４１ｔ、　−（ｓｍ−ｉ）１
０（λ、）　−［８ｍ＋１）ｔｏ（λ６）　　　　　（
５１ｔｘ−ａｍｔｃ（λ、　）　　　　　　　　　　　
　　　　　＋６まただしｔ。（λｉ　）　（１””１　
＊　２　＋・・・１９）は波長λ１の結合長、ｍは任意
の自然数である。まずｔ□の領域において式（勾〜（６
）より相互作用領域の長さが結合長の奇数倍になる波長
λ２．λ、と偶数倍になる波長λ０．λ３．λ８．λ５
．λ７．λ８．λ、が分波され、偶数倍の波長は次段の
相互作用領域１３へ入射される。次にｌ！の領域におい
ては、式（１）と式（４）より波長λ８．λ、に対して
は相互作用Ｅ域の長さが結合長の奇数倍になり、また式
（１）〜（３）と式（６）より波長λ０．ス２１λ５．
λ６．λ、に対しては相互作用領域の長さが結合長の偶
数倍になる。したがって、／２の領域において奇数倍の
波長、２３１λ７と偶数倍の波長λ０．λ８．λ５．λ
８Ｉλ、が分波され、偶数倍・の波長は次段の相互作用
領域ｔ８へ入射される。さらに、式＋１）〜（旬と式（
６）の関係より同様にして、ｌ。

の領域では奇数倍の波長λ３．λ８と偶数倍の波長λＩ
Ｉλ５．λ、が分波され、！、の領域では波長λ□。

λ、と波長λ、が分波される。式（２］〜（６］中の自
然数ｍの偶・奇によりｔ、の領域における波長ノ１．λ
。

と波長λ、の偶数倍、奇数倍が入れ替わる。

＠１図ではｍが偶数の場合を示しており、波長λ０．λ
、が奇数倍波長１波長λ５が偶数倍波長である。一方、
ｌ　、ｔ　およびｔ、の領域で奇数倍の波１　　　　　
！ 長として分波された２波長から成る３組λ、とλ６゜λ
、とλ７およびλ２と２８は各々１．　、１．および１
７の領域において光導波路間距離および相互作用領域の
長さを適宜設定することにより容易に分波できる。

また第１図の光導波路構成により逆の過惺で合波機能も
実現できる。第１図の光導波路構成はこのような機能を
有するから式（２）〜（６］の関係を満たす波長系列に
おいて（λ　、λ　、・・・・・、λ８）または（’２
　ｒ　’Ｂ　＊・・・・・、λ、）の８波長に対す・る
光合分波器として応用できる。そして１段の相互作用領
域で奇数倍の波長として分波されるのは２波長以下であ
るから、第６図の６゛η成で問題となる奇数倍波長を分
波するための光合分波器のパラメータ設定が容易にでき
る。

第１図の光導波路構成は相互作用領域の長さが前段の長
さの半分になる相互作用領域を４段接続した８波長用の
Ｉｉｌ成であるが、このようなパターンで相互作用領域
をＮ段接続すれば、２Ｎ波長用の光合分波器を構成でき
る。この時の分波波長系列は次式の条件を満たす波長で
ある。

第２図は本発明の第１の実施例を示す光合分波器の多段
接続構成図である。第２図中１は光合分波器、２は光フ
ァイバである。第２図の構成は第１図中のエバネセント
結合の生じる光導波路系として１組の光フアイバ対で構
成されるエバネセント結合を利用した光合分波器を用い
た構成であり、光合分波器１．　（ａｌ　ＳＬ　（ｔ）
ｌ、１（Ｃ）、１　（ｄ）　％　１　（ｅｌ、１（ト）
および１鴬）は各々第１図中の相互作用領域１１１１、
　、１．　＋　１．　、１．　、１６および１７に対応
している。本構成において各光合分波器単体におけるコ
ア径に対するコア中心間距離の比（（ｉ／ａ　）および
相互作用領域の長さｌを一例として表１に示す値とする
。

表１　　光合分波器６４造パラメータ また光ファイバの諸元はコア径２ａ　−Ｎｏ　’（μｍ
〕、屈折率ｎ　−１，４６、比屈折率差Δ−０，２（％
〕１とする。

この時、第２図中の光合分波器１　（ａＪに表２に示す
、８波長を入射させた場合、第２図に示す過巴で各波長
が分波され、各波長でのクロストークは表２に示すよう
にａ　ＯｄＢ　ｉ度と表１のパラメータに対して算出さ
れる。

表２　分波波長およびクロストーク なお表２に示す波長系列は式（２）〜（６）においてｍ
−ａの場合である。このように第２図の構成により８波
長用の光合分波器が実現できる。

第３図は本発明の第２の実施例を示す光合分波器の構成
図である。第３図中４は溝付き基板、５は細径ファイバ
、６は押え用基板である。第３図において溝付き基板令
は光ファイバのクラッドと同じ屈折率を有する材料基板
に溝を設けたものであり）細径ファイバ５は光ファイバ
を細く線引きｔ、ｆもツマたは光ファイバのクラッドを
一部除去したものである。溝付き基板４上に作製した溝
パターンに沿って細径ファイバ６を位置決めすることに
より、細径ファイバ６が「互いに隣接する領域ｔｉ（ｉ
−１＋２１・・・、７）を構成し、光ファイバのクララ
に。

と同じ屈折率を有する材料の押え用基板６で固定する。

第３図はこのようにして第１図に示す光導波路構成を一
体化して構成したものであり、細径ファイバ５が２本隣
接して配置されている領域ｌ工（１−１１２＋・・・７
）においてエバネセント結合が生じる相互作用領域を構
成する。２本の細径ファイバ中の片方または両方に曲率
Ｒ等を設け２本の光導波路を遠ざけることにより、エバ
ネセント結合の生じる領域と生じない領域を接続してい
る。第３図はこのような構成なので第１図を用いて説明
した、ように８波長を合分波でき、８波長用光合分波器
が実現できる。

第４因は本発明の第３の実施例を示す光合分波器の構成
図である。釘４図中１は光合分波器、４は溝付き基板、
５は細径ファイバ、６は押え用基板である。第４図は第
３図におけるエバネセント結合の生じる１、　、　１．
　、１．およびｔ７の各領域を除いて構成した光合分波
器である。溝付き基板４上に細径ファイバ５で構成され
た光導波路系により、第１図を用いて説明したように細
径ファイバ５の（〜端に入射するλ０．λ２．・・・・
・、λ８を２波長ずつ細径ファイバ５の各端に分波でき
、（ｂＪ端にλ、とλ８　、（ａｌ端にλ８と２２％　
（ａｌ端にλ２とλ８、（ｅ〕端にλ１とλ６が分波さ
れる。また逆の過程で合波も行うことができる。ざらに
細径ファイバ６の（ｂｌ。

（Ｃ１、（ｄ）および（６１の各端に光合分波器１を接
続することにより、波長λ、と八、λ、とλ７、λ２と
λ８、λ、とλ、が分波される。第、４．図の光合分波
器はこのように８波長を２波長゛ずつに分波できる。し
たがって、第４図に示すように波長λ０．λ２．λ３゜
、λ、と波長）６．λ６．λ２．λ８を上り下り逆方向
に用い、細径７アイｔ＜　６　（７）　（ｂ）　ｒ　（
ｃｌ　ｒ　（ｄｌおよび（ｅ）　ノ各端に光合分波器１
を接続して使用すれば、例えば１端末に上り下り２波長
を割り当てる波長多重方式における各端末への信号分配
器として応用できるＯ 第５図（ａＪ　、　（ｂｌは本発明の第４、第５の実施
例を示す光合分波器の斜視図である。第６図（ａｌ　、
　（ｂ）中８は光導波路、７は誘電体基板である。第６
図（四。

（ｂ）中光導波路３は誘電体基板７の屈折率を一部高め
ることにより作製する。第５図（ａＪは第３図に示した
光合分波器の光導波路系を＆８ｉｔ体基板７上の光導波
路パターンとして作製するものであり、第３図を用いて
説明したように、８波長用光合分波器として応用できる
。また第５図（ｂｌは第４ＦｇＪに示した光合分波器の
光導波路系を誘電体基板〕上の光導波路パターンとして
作製するものであり、第４図を用いて説明したように、
例えば１端末に上り下り２波長を割り当てる波長多重方
式における各端末への信号分配器として応用できる。

、（発明の効果） 以上説明したように、本発明による光合分波器はエバネ
セント結合を利用した光導波路系を多段接続する構成に
おいて各段の光導波路系において奇数倍の波長として分
波される波長を２波長以下にする構成であるから、従来
の構成において問題であった３、１波長以上の奇数倍の
波長をさらに分波するためのパラメータ設定の困難さが
解決できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光合分波器の光導波路構成および
分波過喝の概念図、 第２図は本発明の第１の実施例を示す光合分波器の多段
接続構成図、 第３図は本発明の第２の実施例を示す光合分波器の構成
図、 第４図は本発明の第３の実施例を示す光合分波器の構成
図、 第５図（ａ）および（ｂＪは本発明のそれぞれ第４およ
び第５の実施例を示す光合分波器の斜視図、第６図は従
来の購成による光合分波器の多段接続構成図である。 １　、１（ａｌ＋　］ｉｂｌ＋　Ｃ＋＋　１（ｄ）＋　
Ｈｅ１ｒ　１（ｆ）＋　１＠）　”・光合分波器２・・
・光ファイバ　　　　３・・・光導波路４・・・溝付き
基板　　　　５・・・細径ファイバ６・・・押え用基板
　　　　７・・・誘電体基板λ□、λ、ｌ、λ８．λ６
．λ５．ノ。、λ７．λ８．λ。・・・波長１、．１．
ｌ、らｌ’４１’５１７１５１／７・・・相互作用領域
。 特許出願人　　日本電信電話公社 第１図 第２図 １（ａ）、１（ｂｌ、ｌ（（：）、ｌ鴫１（ｅ）、１（
ｆ）、／＜））−＝ｌ１４Ｈ波８２・・・・χブアイｌ
Ｃ 一つ 第５図 （ａ） （ｂ） ｌ（ラレン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エバネセント結合が生じるように一定の距離で隣接
   している２本の光導波路から成る系を直列に多段配置す
   る構成であり、２本の光導波路の内１本は各段の系にわ
   たり引き通してある構成であり、各段の系におけるエバ
   ネセント結合の生じる相互作用領域の長さが前段の系に
   おける相互作用領域の長さの半分であることを特徴とす
   る光合分波器。 ２、各段の系における引き通しでない方の光導波路の出
   射側がエバネセント結合の生じる２本の光導波路から成
   る系の一方の光導波路に接続されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の光合分波器。 ３、エバネセント結合の生じる隣接した２本の光導波路
   から成る系を光ファイバのコアを隣接させて構成するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の光合分波器。 ４、エバネセント結合の生じる隣接した２本の光導波路
   から成る系として、クラッドを一部除去した２本の光フ
   ァイバを用いてコアを隣接配置して構成する光合分波器
   を用い、この光合分波器を多段接続して構成することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の光
   合分波器。 ５、光ファイバのクラッドと同じ屈折率を有する基板上
   に設けた溝にクラッドを一部除去した光ファイバを配置
   することにより、１枚の基板上に一体化して構成するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の光合分波器
   。 ６、誘電体基板上に光導波路を作製して構成することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の光
   合分波器。