JPH03291603A

JPH03291603A - 光合分波器

Info

Publication number: JPH03291603A
Application number: JP9476590A
Authority: JP
Inventors: Hisaharu Yanagawa; 柳川　久治; Shiro Nakamura; 史朗中村; Isao Oyama; 功大山
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1990-04-10
Filing date: 1990-04-10
Publication date: 1991-12-20

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】（産業上の利用分野）本発明は光合分波器に関し、更に、詳しくは、光フアイ
バ通信の波長多重伝送システムに使用して有用な新規構
造の光合分波器に関する。

（従来の技術）光ファイバを有効利用するために、１本の光ファイバで
複数の波長光を同時伝送する波長多重伝送システムが広
く実用化されている。

この波長多重伝送システムにおいては、複数の波長光を
合波したりｌっの光を複数の波長光に分波したりする光
部品、すなわち、光合分波器が使用される。

この光合分波器には、合分波する波長の間隔が数百ｎｍ
程度の場合に使用される溶融テーパ型。

波長間隔が数十ｎｍ〜数百ｎｍの場合に使用される誘電
体多層フィルタをベースとするタイプ、更には、波長間
隔が数ｎｍ〜数十ｎｍの場合に使用される回折格子をベ
ースとするタイプなどが知られている。

これら各種タイプのうち、構造が回折格子型であって３
波長用の光合分波器につき、その概略を第３図に示す。

この光合分波器において、共通光ファイバ１ａから出射
した波長λ１．λ２．λ３の各光はコリメートレンズ２
によって、図の実線のように平行光へと変換されたのち
、回折格子３に入射する。

そして、回折格子では、各波長の光はその波長に応じた
回折角で回折されて、点線のような平行光となって再び
コリメートレンズ２を通過することによりそれぞれ異な
る位置に集束され、その位置に配置された光ファイバｌ
ｂ、ｌｃ、ｌｄからそれぞれ出射して分波される。

この逆の操作を行えば、各光ファイバｌｂ、　ｌｃ。

ｌｄから入射せしめた各波長の光を、共通光ファイバ１
ａから合波して出射することができる。そのとき、この
光部品は光合波器として機能する。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上記した構造の光合分波器においては、各波
長の間隔が数ｎｍ〜数十ｎｍであることに規定されて、
各光ファイバ、コリメートレンズ。

回折格子は互いの位置関係をサブミクロンオーダーの寸
法精度で固定され、かつその位置が保持されていなけれ
ばならない。そのため、使用時における環境条件、例え
ば熱や振動などによって相互の位置関係が乱れて、その
機能を発揮できなくなるような場合がある。したがって
、上記構造の光合分波器は、知られているとはいえ、実
用段階にまで至っていないのが現状である。

本発明は、従来の回折格子型の光合分波器における上記
問題を解決し、耐環境特性、耐機械特性が優れ、実用化
も可能である新規構造の光合分波器の提供を目的とする
。

（課題を解決するための手段）上記した目的を達成するために、本発明においては、上
クラッドと下クラッドの間にスラブコアが形成されてい
る光導波基体；該光導波基体の一側端面に固定された回
折格子；該回折格子の両側方の光導波基体にそれぞれ配
置され、その端面ば前記スラブコアと光接続している第
１および第２のチャネル導波路；前記スラブコアにおけ
る光の進行方向にそれぞれ配置され、前記第１チャネル
導波路または前記第２チャネル導波路からの光を平行な
反射光に変換して前記回折格子へ伝搬せしめる第１およ
び第２の反射鏡；を備えていることを特徴とする光合分
波器が提供される。

（作用）本発明の光合分波器においては、まず、第１チャネル導
波路に入射した光は、第１チャネル導波路内を導波して
その端面からスラブコアに入射する。光は、自由空間の
場合と同じように、スラブコア内を拡散ビームとして導
波して、スラブコアの一部に形成されている第１反射鏡
に達し、そこで反射して平行ビームに変換されてスラブ
コア内を導波し、スラブコアの側端面に位置する回折格
子に一定の入射角で入射する。そして、この回折格子で
は各波長に応じた回折角で回折されてスラブコア内を導
波して第２反射鏡に達し、そこで、今度は逆にそれぞれ
の波長に応じた複数の集束ビームとして反射し、各集束
ビームはスラブコアを導波して複数の第２チャネル導波
路の端面に到り、各第２チャネル導波路を通って、分波
して出射していく。

この逆に、各第２チャネル導波路から各波長の光を入射
すれば、上記とは逆の作用により、第１チャネル導波路
から合波された光が出射する。

なお、光の入射や出射のためにチャネル導波路を使用す
る理由は、チャネル導波路の端面では一般に各チャネル
導波路における光軸が平行にならないので、入出力光フ
ァイバの接続端面における光接続が必要であるからであ
り、また端面におけるチャネル導波路の配置間隔で決ま
る波長間隔は、入出力光ファイバの外径寸法とは無関係
に決めることができるからである。

（実施例）以下に添付図面に基づいて本発明の光合分波器を詳細に
説明する。

第１図は本発明の３波長用光合分波器を示す概略平面図
である。そして第２図は第１図の■−■線に沿う断面図
であって、反射鏡の部分を例示する図である。

まず、全体の光導波基体１１は、上部クラッド１２と下
部クラッド１３の間にスラブコア１４がサンドウィッチ
された構造になっている。

この光導波基体１１の一側端面１１ａには、ス９クーラブコア■４を導波する光を回折できるように、例えば
、１．３μｍブレーズド回折格子１５が光学接着剤で接
着して固定されている。

そして、この回折格子１５の両側方の光導波基体には、
Ｓｉ基板上に形成され、例えば、比屈折率差（Δ）０．
３％９口径８μｍ０である１本の石英製第１チャネル導
波路１６と、同じくΔ０，３％。

口径８μｍ口である第２チャネル導波路１７が配置され
ている。この第２チャネル導波路１７は、３本のチャネ
ル導波路１７ａ、１７ｂ、］、７ｃの集合群として存在
している。

そして、第１チャネル導波路１６の端面１８゜第２チャ
ネル導波路１７を構成する各チャネル導波路１７ａ、１
７ｂ、１７ｃのそれぞれの端面１９ａ。

１９ｂ、１９ｃはいずれも、この位置でスラブコア１４
と接続されている。また、第１チャネル導波路１６の他
方の端部は、例えばＣＣＩＴＴ標準単一モードファイバ
である第１入出力フアイバ２０と接続され、また第２チ
ャネル導波路１７の各チャネル導波路１７ａ、１７ｂ、
Ｌ７ｃの各端部も同じ＜ＣＣＩＴＴ標準単一モードファ
イバである第２人出力光ファイバ２１ａ、２１ｂ、２１
ｃと接続されている。

第１チャネル導波路１６の端面１８の前方に位置するス
ラブコアの一部には第１反射鏡２２が、また第２チャネ
ル導波路１７の端面１９ａ、１９ｂ。

１９ｃの前方に位置するスラブコアの一部には第２反射
鏡２３がそれぞれ配置されている。

これら反射鏡２２．２３はいずれも、第２図で示したよ
うに、光導波基体１１の所定位置にフォトリソグラフィ
ー技術とドライエツチング技術を併用して、上部クラッ
ド１２．スラブコア１４゜下部クラッド１３の一部まで
をエツチングして所定の幅と深さのスリット溝２４が形
成され、このスリット溝２４の壁面に金属を蒸着して反
射面２５とすることによって構成されている。

このスリット溝２４の壁面は、例えば第１チャネル導波
路の端面１８から入射した光が、この反射面２５で反射
したとき、その反射光が平行光となるような曲率の凹面
となっている。また、このスリット溝２４の形成位置は
、上記した反射光がスラブコア１４を伝搬して回折格子
１５に入射するとき、その入射角が回折格子１５の回折
作用に必要な特定の角度となるような位置である。

この光合分波器の作用を、光分波器として使用する場合
について説明する。

第１人出力光ファイバ２０からλ１．λ２．λ３の波長
の光を入射する。光は第１チャネル導波路１６に閉じ込
められた状態で導波して、その端面１８でスラブコア１
４に入射する。スラブコア１４において、光は厚み方向
にのみ閉じ込められ、幅方向には閉じ込められないので
、自由空間の場合と同じように、矢印ｐｌで示したよう
に光ビームの幅が広がった状態で第１反射鏡２２に入射
する。

入射した光ビームは第１反射鏡の反射面２５で反射して
矢印ｐ２で示したような平行ビームとなってスラブコア
１４内を導波して所定の入射角で回折格子１５に入射す
る。

回折格子１５では、光はその波長（λ３．λ２゜λ３）
に応じた回折角で回折され、各波長の光はそれぞれ矢印
ｐ３で示したようにスラブコア１４内を平行ビームとし
て導波し、第２反射鏡２３に入射する。

第２反射鏡の反射面２５では、各波長の光はそれぞれ集
束され、矢印ｐ４で示したようにスラブコア１４内を導
波して、第２チャネル導波路１７の各端面１９ａ、１９
ｂ、１９ｃにそれぞれ入射し、チャネル導波路１７ａ、
１７ｂ、１７ｃを導波して各第２人出力光ファイバ２１
ａ、２１ｂ。

２１ｃから出射する。

すなわち、第１人出力光ファイバ２０から入射した光は
分波されて、それぞれが第２人出力光ファイバ２１　ａ
、　　２　ｌ　ｂ、　　２１　ｃから出射する。

光合分波器として使用する場合は、合波すべき各波長の
光を第２人出力光ファイバ２１ａ、　２１ｂ。

２１ｃから入射すれば、上記したと逆の過程を経て、第
１入出力光フアイバ２０から合波した光が出射する。

（発明の効果）以上の説明で明らかなように、本発明の光合分４゜波器は、上クラッドと下クラッドの間にスラブコアが形
成されている光導波基体；該光導波基体の一側端面に固
定された回折格子；該回折格子の両側方の光導波基体に
それぞれ配置され、その端面ば前記スラブコアと光接続
している第１および第２のチャネル導波路；前記スラブ
コアにおける光の進行方向にそれぞれ配置され、前記第
１チャネル導波路または前記第２チャネル導波路からの
光を平行な反射光に変換して前記回折格子へ伝搬せしめ
る第１および第２の反射鏡；を備えていることを特徴と
するので、すべての光学系が一体的に組合わされ固定さ
れていて、熱的にも機械的にも安定な構造になっている
。

また、高精度な相互位置関係を必要とする反射鏡、チャ
ネル導波路、回折格子の形成やチャネル導波路の端面位
置決定などは、フォトリソグラフィー技術を適用して一
体的に実現することができるので、全体は低損失になる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光合分波器の１例を示す概略平面図、
第２図は第１図の■−■線に沿う断面図、第３図は従来
の光合分波器を示す概略図である。１１・・・光導波基体、Ｉｌａ・・・基体の側端面、１
２・・・上部クラッド、１３・・・下部クラッド、１４
・・・スラブコア、１５・・・回折格子、１６・・・第
１チャネル導波路、１７・・・第２チャネル導波路、１
７ａ、　１７ｂ、　１７ｃ・・・チャネル導波路、Ｉ８
・・・第１チャネル導波路の端面、１９ａ。１９ｂ、１９ｃ・・・第２チャネル導波路の端面、２０
゜２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・入出力光ファイバ、２
２・・・第１反射鏡、２３・・・第２反射鏡、２４・・
・スリット溝、２５・・・反射面。

Claims

【特許請求の範囲】

上クラッドと下クラッドの間にスラブコアが形成されて
いる光導波基体；該光導波基体の一側端面に固定された
回折格子；該回折格子の両側方の光導波基体にそれぞれ
配置され、その端面は前記スラブコアと光接続している
第１および第２のチャネル導波路；前記スラブコアにお
ける光の進行方向にそれぞれ配置され、前記第１チャネ
ル導波路または前記第２チャネル導波路からの光を平行
な反射光に変換して前記回折格子へ伝搬せしめる第１お
よび第２の反射鏡；を備えていることを特徴とする光合
分波器。