(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力用光導波路と、該入力用光導波路が接続された入力側平面光導波路と、該入力側平面光導波路に接続されている複数のチャネル型光導波路からなる導波路アレイと、該導波路アレイに接続された出力側平面光導波路と、該出力側平面光導波路に接続された２本の多モード光導波路である第１及び第２多モードカプラと、該第１及び第２多モードカプラのそれぞれに接続された第１及び第２出力用光導波路とが、クラッドとの屈折率差が４０％以上のＳｉ製のコアとして、前記クラッドに埋め込まれていて、
前記入力用光導波路から入力される第１波長の第１波長光と、前記第１波長とは異なる第２波長の第２波長光との混合光を波長分離して、前記第１及び第２出力用光導波路から別々に出力するように構成され、
前記第１多モードカプラは、第１波長光のＴＥ偏波及びＴＭ偏波の両偏波に対して、前記第１出力用光導波路との接続部における第１波長光の基本モード光と２次モード光の間の位相差が、前記出力側平面光導波路との接続部における第１波長光の基本モード光と２次モード光の間の位相差に対して（２ｉ＋１）π（ｉは０以上の整数）だけ変化する寸法に形成されており、
前記第２多モードカプラは、第２波長光のＴＥ偏波及びＴＭ偏波の両偏波に対して、前記第２出力用光導波路との接続部における第２波長光の基本モード光と２次モード光の間の位相差が、前記出力側平面光導波路との接続部における第２波長光の基本モード光と２次モード光の間の位相差に対して（２ｊ＋１）π（ｊは０以上の整数）だけ変化する寸法に形成されており、
第１波長よりも第２波長の方が長波長の場合に、前記第１多モードカプラは、基本モード光と２次モード光の等価屈折率差が第１波長光のＴＥ波とＴＭ波とで一致する寸法に構成され、前記第２多モードカプラは、前記出力側平面光導波路側から前記第２出力用光導波路側にかけて幅が狭くなっていく等脚台形状の平面形状を有しており、前記第２多モードカプラと前記第２出力用光導波路との接続部において、伝播方向に累積した第２波長光の基本モード光と２次モード光のモード間位相差がＴＥ波とＴＭ波とで一致する寸法に構成されていることを特徴とする光合分波素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、偏波無依存なアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）型の光合分波素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光素子の小型化と量産化とを目的として、Ｓｉ（シリコン）を光導波路材料として用いる技術が注目されている。Ｓｉ製の光素子の一つとして、光合分波素子が知られている。これは、光加入者系通信システムなどにおいて用いられ、異なった波長の光を一本の光ファイバに合波し、及び光ファイバから異なった波長の光を分離して取り出す目的で使用される。
【０００３】
光合分波素子としては、様々な構造のものが存在するが、波長合分波特性が良好で小型化が可能なアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）を用いた光合分波素子が近年注目されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
Ｓｉ製のＡＷＧ型光合分波素子が有する問題として、（１）偏波依存性と、（２）光合分波素子が透過させる光の波長範囲が狭いこととが挙げられる。これらの問題を解消するために、石英系光導波路で開発された種々の構造（例えば、特許文献１〜４参照）の応用が試みられている。しかし、Ｓｉ系の光導波路は波長分散が極めて大きいために、石英系光導波路では有効であったこれら問題の対策を用いることが困難である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】ＧｒｏｕｐＩＶ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  ２００９  ＩＥＥＥ  ｐａｐｅｒ  ＴｈＰ６  ２００９年９月１０日
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２９７２２８号公報
【特許文献２】特開２００８−５８５６２号公報
【特許文献３】特開２００９−２０５１６号公報
【特許文献４】特開２００２−１４２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この出願に係る発明者は、鋭意検討の結果、多モード導波路をカプラとして用いて出力側の平面型光導波路に接続することにより、上述した問題点を解決できることに想到した。
【０００８】
従って、この発明は、Ｓｉ製のＡＷＧ型光合分波素子であって、偏波無依存で、かつ、透過波長範囲が広いものを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的の達成を図るために、この発明の光合分波素子は、入力用光導波路と、入力用光導波路が接続された入力側平面光導波路と、入力側平面光導波路に接続されている複数のチャネル型光導波路からなる導波路アレイと、導波路アレイに接続された出力側平面光導波路と、出力側平面光導波路に接続された２本の多モード光導波路である第１及び第２多モードカプラと、第１及び第２多モードカプラのそれぞれに接続された第１及び第２出力用光導波路とが、クラッドとの屈折率差が４０％以上のＳｉ製のコアとして、前記クラッドに埋め込まれている。
【００１０】
そして、入力用光導波路から入力される第１波長の第１波長光と、第１波長とは異なる第２波長の第２波長光との混合光を波長分離して、第１及び第２出力用光導波路から別々に出力するように構成されている。
【００１１】
さらに、第１多モードカプラは、第１波長光のＴＥ偏波及びＴＭ偏波の両偏波に対して、第１出力用光導波路との接続部における第１波長光の基本モード光と２次モード光の間の位相差が、出力側平面光導波路との接続部における第１波長光の基本モード光と２次モード光の間の位相差に対して（２ｉ＋１）π（ｉは０以上の整数）だけ変化する寸法に形成されている。
【００１２】
また、第２多モードカプラは、第２波長光のＴＥ偏波及びＴＭ偏波の両偏波に対して、第２出力用光導波路との接続部における第２波長光の基本モード光と２次モード光の間の位相差が、出力側平面光導波路との接続部における第２波長光の基本モード光と２次モード光の間の位相差に対して（２ｊ＋１）π（ｊは０以上の整数）だけ変化する寸法に形成されている。
【００１３】
この光合分波素子の好適な実施態様として、第１波長よりも第２波長の方が長波長の場合に、第１多モードカプラは、基本モード光と２次モード光の等価屈折率差が第１波長光のＴＥ波とＴＭ波とで一致する寸法に構成され、第２多モードカプラは、出力側平面光導波路側から第２出力用光導波路側にかけて幅が狭くなっていく等脚台形状の平面形状を有しており、第２多モードカプラと第２出力用光導波路との接続部において、伝播方向に累積した第２波長光の基本モード光と２次モード光のモード間位相差がＴＥ波とＴＭ波とで一致する寸法に構成されているのがよい。
【発明の効果】
【００１４】
この発明は、上述のように構成されている。従って、この発明によれば、出力側平面光導波路に接続されている第１及び第２多モードカプラを有しているので、偏波無依存でかつ透過波長範囲の広いＳｉ製のＡＷＧ型光合分波素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の光合分波素子の概略的な構造を示す斜視図である。
【図２】第１及び第２多モードカプラ付近の構造を拡大して示す要部拡大平面図である。
【図３】（Ａ）は、第２多モードカプラの平面図に、同カプラに励起される第２波長光の基本モード光と２次モード光の電場分布を重ねて示した模式図である。（Ｂ）は、（Ａ）において、第２波長光の基本モード光と２次モード光の光界分布を合成した合成光界分布を示す模式図である。
【図４】下底の位置における基本モード光と２次モード光の合成光界分布と、第２多モードカプラに向けて伝播してくる第２波長光の集光ピークとを示す模式図である。
【図５】偏波無依存化を達成する第１及び第２多モードカプラの寸法条件の説明に供する特性図である。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、出力側平面光導波路の下底の位置における光界分布を光の波長で走査することで得られた特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。なお、各図において各構成要素の形状、大きさ及び配置関係について、この発明が理解できる程度に概略的に示してある。また、以下、この発明の好適な構成例について説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は、以下の実施形態に何ら限定されない。また、各図において、共通する構成要素には同符号を付し、その説明を省略することもある。
【００１７】
（実施形態１）
（構造）
図１は、光合分波素子の概略的な構造を示す斜視図である。なお、図１において、光合分波素子１０は、クラッド２８の中に埋め込まれているために、直接目視することはできない。しかし、図１では、光合分波素子１０を強調して示すために、実線で示してある。図２は、第１及び第２多モードカプラ付近の構造を拡大して示す要部拡大平面図である。
【００１８】
図１の構成によれば、光合分波素子１０は、入力用光導波路１２と、入力側平面光導波路１４と、導波路アレイ１６と、出力側平面光導波路１８と、第１及び第２多モードカプラ２０及び２２と、第１及び第２出力用光導波路２４及び２６とを構成要素としてそれぞれ備えている。光合分波素子１０の構成要素は、光導波路のコアとしてクラッド２８の中に埋め込まれて存在している。従って、これらの構成要素を総称する場合には、コア３０と称する。
【００１９】
光合分波素子１０は、例えば矩形状の基板３２の第１主面３２ａ上に形成されたクラッド２８の中に埋め込まれて存在している。ここで、基板３２は、好ましくは、例えばＳｉ単結晶基板を材料とするのが良い。またクラッド２８は、好ましくは、例えば屈折率が約１．４５のＳｉＯ２を材料とするのが良い。
【００２０】
コア３０は、コア３０の構成要素によらず同一の材料とすることが好ましく、例えば、屈折率が３．５であり、クラッド２８の屈折率よりも４０％以上大きい（すなわち、クラッド２８との屈折率差が４０％以上の）屈折率を有するＳｉを材料とするのがよい。また、コア３０の厚みは、場所によらず均一であり、好ましくは、例えば約３００ｎｍとする。
【００２１】
入力用光導波路１２は、光合分波素子１０に向けて、第１波長の第１波長光と第１波長とは異なる第２波長の第２波長光との混合光を伝播する機能を有する。入力用光導波路１２の光伝播方向に直交する横断面の寸法は、第１主面３２ａに垂直な方向の高さを、好ましくは、例えば約３００ｎｍとし、及び、第１主面３２ａに平行な方向の幅を、好ましくは、例えば約３００ｎｍとする。入力用光導波路１２の横断面寸法をこのような値とすることにより、従来周知の通りチャネル型光導波路としての入力用光導波路１２を偏波無依存にすることができる。
【００２２】
ここで、第１及び第２波長光は、好ましくは、例えば光加入者系通信で用いられる波長とする。つまり、第１波長光の波長（第１波長）は、好ましくは、例えば約１．３１μｍとする。また、第２波長光の波長（第２波長）は、好ましくは、例えば約１．４９μｍとする。
【００２３】
入力側平面光導波路１４は、平面形状が略等脚台形状の平面型光導波路であり、上底１４ｕ及び下底１４ｄともに、所定の曲率半径で台形の外側に向かって突出している。上底１４ｕと下底１４ｄの長さの関係は、“上底１４ｕ＜下底１４ｄ”である。この上底１４ｕに対応する側面に入力用光導波路１２が接続され、及び下底１４ｄに対応する側面に導波路アレイ１６が接続されている。入力側平面光導波路１４には、入力用光導波路１２から混合光が入力される。入力用光導波路１２から入力された混合光は、入力側平面光導波路１４中を回折により広がりながら伝播し、導波路アレイ１６を構成する個々のチャネル型光導波路３４１〜３４４にそれぞれ入力される。
【００２４】
導波路アレイ１６は、入力側平面光導波路１４の下底１４ｄに対応する側面に接続されている。導波路アレイ１６は、光路長が規則的に変化する複数のチャネル型光導波路３４１〜３４４を備えている。より詳細には、チャネル型光導波路３４１〜３４４は、混合光から第１波長光と第２波長光とを分離して取り出すために、互いに隣り合ったチャネル型光導波路間での光路長差が、０．６６μｍとなるように、全長が調整されている。チャネル型光導波路３４１〜３４４の光伝播方向に直交する横断面の寸法は、入力用光導波路１２と同様に、高さを約３００ｎｍとし、及び幅を約３００ｎｍとする。また、導波路アレイ１６を構成するチャネル型光導波路３４１〜３４４の本数は、この実施形態に示す例では４本だが、この本数に限られず、分離すべき波長間隔など設計に応じて適宜選択することができる。
【００２５】
出力側平面光導波路１８は、入力側平面光導波路１４と同形の平面型光導波路である。つまり、出力側平面光導波路１８の平面形状は、等脚台形状であり、上底１８ｕ及び下底１８ｄともに、所定の曲率半径で台形の外側に向かって突出している。上底１８ｕと下底１８ｄの長さの関係は、“上底１８ｕ＜下底１８ｄ”である。この下底１８ｄに対応する側面に導波路アレイ１６を構成するチャネル型光導波路３４１〜３４４が等間隔で接続されており、及び、上底１８ｕに対応する側面に第１及び第２多モードカプラ２０及び２２が接続されている。導波路アレイ１６を伝播してきた混合光は、第１波長光と第２波長光とに波長分離されて、出力側平面光導波路１８内を伝播し、第１波長光が第１多モードカプラ２０に集光され、及び第２波長光が第２多モードカプラ２２に集光される。
【００２６】
第１及び第２多モードカプラ２０及び２２は、出力側平面光導波路１８の上底１８ｕに対応する側面に接続されている多モード光導波路である。図２を参照すると、第１多モードカプラ２０は、平面視で矩形状である。第１多モードカプラ２０の光伝播方向に沿った全長をＬ１とする。また、第１多モードカプラ２０の光伝播方向に直交し、かつ、第１主面３２ａに平行な方向の幅をＷｓとする。第１多モードカプラ２０には、出力側平面光導波路１８から、波長分離された第１波長光（波長：１．３１μｍ）が入力される。そして、この第１多モードカプラ２０において、第１波長光のＴＭ波とＴＥ波との偏波無依存化が達成されるとともに、第１波長光の透過波長広帯域化が達成される。なお、偏波無依存化及び透過波長広帯域化のメカニズムについては後述する。
【００２７】
同様に、図２を参照すると、第２多モードカプラ２２は、出力側平面光導波路１８との接続部を長尺な下底２２ｄとする等脚台形状の平面形状を有する。第２多モードカプラ２２の光伝播方向に沿った全長をＬ２とする。また、第２多モードカプラ２２の上底２２ｕの幅をＷａとする。同様に、下底２２ｄの幅をＷｂとする。第２多モードカプラ２２には、出力側平面光導波路１８から、波長分離された第２波長光が入力される。そして、この第２多モードカプラ２２において、第２波長光のＴＭ波とＴＥ波との偏波無依存化が達成されるとともに、第２波長光の透過波長広帯域化が達成される。なお、偏波無依存化及び透過波長広帯域化のメカニズムについては後述する。
【００２８】
第１及び第２出力用光導波路２４及び２６は、光合分波素子１０から波長分離された第１波長光及び第２波長光を出力する機能を有する。第１出力用光導波路２４は、第１多モードカプラ２０に接続されており、第１波長光が光合分波素子１０の外部に向けて伝播する。また、第２出力用光導波路２６は、第２多モードカプラ２２に接続されており、第２波長光が光合分波素子１０の外部に向けて伝播する。
【００２９】
（透過波長範囲を広くする原理）
続いて、光合分波素子１０を透過する光の透過波長範囲を広くする原理について、図３及び図４を参照して説明する。
【００３０】
図３（Ａ）は、第２多モードカプラ２２の平面図に、同カプラに励起される第２波長光の基本モード光と２次モード光の電場分布を重ねて示した模式図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）において、第２波長光の基本モード光と２次モード光の光界分布を合成した合成光界分布を示す模式図である。
【００３１】
第２多モードカプラ２２は、基本モード光Ｌｔ０〜２次モード光Ｌｔ２までの光を励起する多モード光導波路である。第２多モードカプラ２２は、図３（Ａ）に示すように、下底２２ｄの位置における第２波長光の基本モード光Ｌｔ０と２次モード光Ｌｔ２との間の位相差が、両モード光Ｌｔ０及びＬｔ２が上底２２ｕの位置まで伝播したときに、（２ｊ＋１）π（ｊは０以上の整数）だけ変化するように、Ｗａ，Ｗｂ及びＬ２を設定する。なお、Ｗａ，Ｗｂ及びＬ２の具体的な設定方法については、（偏波無依存化）の項で後述する。
【００３２】
このようにＷａ，Ｗｂ及びＬ２を設定することにより、基本モード光Ｌｔ０と２次モード光Ｌｔ２を重ね合わせると、図３（Ｂ）に示すように、出力側平面光導波路１８と接続された下底２２ｄの位置では平坦な光界分布Ｄ１が得られ、及び第２出力用光導波路２６と接続された上底２２ｕの位置では鋭い光界分布Ｄ２得られる。
【００３３】
このように、出力側平面光導波路１８との接続部である下底２２ｄにおいて、平坦な光界分布Ｄ１が得られることにより、この光合分波素子１０は、第２波長光の透過波長範囲を広くすることができる。つまり、第２波長光の波長ずれに対する耐性を高くすることができる。以下、この点について図４を参照して説明する。図４は、下底２２ｄの位置における基本モード光と２次モード光の合成光界分布Ｄ１と、第２多モードカプラ２２に向けて伝播してくる第２波長光の集光ピークとを示す模式図である。
【００３４】
出力側平面光導波路１８を第２多モードカプラ２２に向けて伝播してくる第２波長光の波長のズレは、図４に示すように、第２波長光の集光ピークＰの位置のズレとして表れる。より詳細には、波長が僅かに短くなると集光ピークＰは図面左側に移動し、波長が僅かに長くなると集光ピークＰは図面右側に移動する。ところで、最終的に第２多モードカプラ２２から第２出力用光導波路２６を介して出力される光の強度は、合成光界分布Ｄ１と、集光ピークＰとの重なり積分で与えられる。上述のように、合成光界分布は下底２２ｄの幅Ｗｂの範囲で平坦な分布を有するので、集光ピークＰが下底２２ｄの幅Ｗｂに収まるような波長を有していれば、第２多モードカプラ２２は充分に強い強度の光を出力することができる。つまり、第２多モードカプラ２２は、下底２２ｄの幅Ｗｂに相当する広い透過波長範囲を有している。
【００３５】
なお、第２多モードカプラで励起される第１次モード光は対称性の観点から、上述した第２多モードカプラの動作には影響を与えない。
【００３６】
また、上述の議論は、第１多モードカプラ２０についても同様に成り立つ。すなわち、第１多モードカプラ２０において、出力側平面光導波路１８との接続部の位置における第１波長光の基本モード光と２次モード光との間の位相差が、両モード光が第１出力用光導波路２４との接続部の位置まで伝播したときに、（２ｉ＋１）π（ｉは０以上の整数）だけ変化するように、Ｗｓ及びＬ１を設定する。第１多モードカプラ２０の寸法をこのように設定することにより、第１波長光の透過波長帯域を広帯域化することができる。なお、Ｗｓ及びＬ１の具体的な設定方法については後述する。
【００３７】
（偏波無依存化）
続いて、第１及び第２多モードカプラ２０及び２２の偏波無依存化について説明する。
【００３８】
第１波長光について偏波無依存化を達成するためには、基本モード光と２次モード光の等価屈折率差を第１波長光のＴＥ波とＴＭ波とで等しくするように、第１多モードカプラ２０の寸法を調整すればよい。
【００３９】
同様に、第２波長光について偏波無依存化を達成するためには、基本モード光と２次モード光の等価屈折率差を第２波長光のＴＥ波とＴＭ波とで等しくするように、第２多モードカプラ２２の寸法を調整すればよい。
【００４０】
これらの方針に従って、シミュレーションを行った結果が図５である。図５は、偏波無依存化を達成する第１及び第２多モードカプラの寸法条件の説明に供する特性図である。図５は、縦軸が、基本モード光と２次モード光の等価屈折率差（無次元）を示し、横軸が、多モードカプラの幅（μｍ）を示している。シミュレーションは、厚みが３００ｎｍで、平面形状が矩形状のＳｉ製（屈折率：３．５）の多モードカプラがＳｉＯ２製のクラッド（屈折率：１．４５）中に埋め込まれていることを想定して有限要素法を用いて行った。
【００４１】
図５には４本の曲線が描かれており、曲線Ｉは、第２波長光のＴＥ波に対応する。曲線ＩＩは、第２波長光のＴＭ波に対応する。曲線ＩＩＩは、第１波長光のＴＥ波に対応する。曲線ＩＶは、第１波長光のＴＭ波に対応する。
【００４２】
第１波長光に対応する曲線ＩＩＩと曲線ＩＶとは、多モードカプラの幅が２〜２．２μｍで、ほぼ一致していることがわかる。つまり、第１波長光を扱う多モードカプラ、すなわち第１多モードカプラ２０は、は、幅Ｗｓを２μｍ程度の値とし、この幅Ｗｓに合わせて全長Ｌ１を決定すれば、偏波無依存化とともに、透過波長帯域を広くすることが可能である。
【００４３】
第１多モードカプラ２０の幅Ｗｓ及び全長Ｌ１をさらに精密に決定するために３次元ＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ）法によりシミュレーションを行ったところ、幅Ｗｓを２μｍ及び全長Ｌ１を５μｍとすると、第１波長光について偏波無依存化とともに、透過波長帯域の広帯域化を達成できることが明らかとなった。
【００４４】
第２波長光に対応する曲線Ｉと曲線ＩＩとは、多モードカプラの幅が約１．７μｍで、ほぼ一致することがわかる。そこで、この幅（１．７μｍ）を用いて、３次元ＦＤＴＤ法によるシミュレーションを実施して、第２波長光を扱う多モードカプラの全長を決定しようとした。ところが、この幅（１．７μｍ）を有する平面形状が矩形状の多モードカプラでは、第２波長光の集光ピーク径に比較して幅が狭すぎて、透過波長帯域の広帯域化が困難であることが明らかとなった。
【００４５】
そこで、第２波長光を扱う多モードカプラに関しては、透過波長帯域の広帯域化を図るために、第２多モードカプラ２２に見られるように、下底２２ｄの幅Ｗｂを上底２２ｕの幅Ｗａよりも広くして等脚台形状の平面形状とした。第２多モードカプラ２２をこのような平面形状とすることにより、光伝播方向で累積した基本モード光と２次モード光の位相差を上底２２ｕの位置で一致させることができ、偏波無依存を達成できることがわかった。
【００４６】
第２多モードカプラ２２について３次元ＦＤＴＤ法によりシミュレーションを行った結果、下底２２ｄの幅Ｗｂは１．９μｍ以上が好ましいことが明らかとなった。また、下底２２ｄの幅Ｗｂは、上底２２ｕの幅Ｗａの１．２倍以上が好ましいことが明らかとなった。
【００４７】
上記の結果を踏まえて、この実施形態では、第２多モードカプラ２２の寸法は、上底２２ｕの幅Ｗａを１．６５μｍとし、下底２２ｄの幅Ｗｂを１．９８μｍとし、及び全長Ｌ２を２．５μｍとした。このような寸法の第２多モードカプラを用いることで、第２波長光について偏波無依存化とともに、透過波長帯域の広帯域化を達成できる。
【００４８】
（効果）
続いて、図６を参照して光合分波素子１０の奏する効果について説明する。図６（Ａ）及び（Ｂ）は、出力側平面光導波路１８の下底１８ｄの位置における光界分布を光の波長で走査することで得られた特性図である。（Ａ）は、第１波長光のＴＥ偏波（曲線Ｉ）及び第２波長光のＴＥ偏波（曲線ＩＩ）を表す特性図であり、縦軸が光強度（任意単位）で、横軸が波長（μｍ）である。（Ｂ）は、第１波長光のＴＭ偏波（曲線ＩＩＩ）及び第２波長光のＴＭ偏波（曲線ＩＶ）を表す特性図であり、縦軸が光強度（任意単位）で、横軸が波長（μｍ）である。
【００４９】
このシミュレーションは、上述した寸法の第１及び第２多モードカプラ２０及び２２を仮定するとともに、入力側平面光導波路１４及び出力側平面光導波路１８の全長を１７μｍ、及び幅を２０μｍとした。また、導波路アレイ１６のチャネル型光導波路は、入力側及び出力側平面光導波路１４及び１８に１μｍの中心軸間隔で接続されていると仮定した。さらに、第１及び第２多モードカプラ２０及び２２は、出力側平面光導波路１８の上底１８ｕに２μｍの中心軸間隔で接続されていると仮定した。シミュレーションはこれらの仮定の下で、３次元ＦＤＴＤ法で実施した。
【００５０】
曲線Ｉ〜ＩＶを参照すると、この光合分波素子１０は、第１波長光及び第２波長光によらず、中心波長に対して±０．０５μｍ程度の広い透過波長帯域を有している。また、第１波長光のＴＥ偏波（曲線Ｉ）とＴＭ偏波（曲線ＩＩＩ）とは略同じ強度である。同様に、第２波長光のＴＥ偏波（曲線ＩＩ）とＴＭ偏波（曲線ＩＶ）とは略同じ強度である。これらのことより、この光合分波素子１０は、偏波無依存で動作していることがわかる。
【符号の説明】
【００５１】
１０  光合分波素子
１２  入力用光導波路
１４  入力側平面光導波路
１４ｕ，１８ｕ，２２ｕ  上底
１４ｄ，１８ｄ，２２ｄ  下底
１６  導波路アレイ
１８  出力側平面光導波路
２０  第１多モードカプラ
２２  第２多モードカプラ
２４  第１出力用光導波路
２６  第２出力用光導波路
２８  クラッド
３０  コア
３２  基板
３２ａ  第１主面
３４１〜３４４  チャネル型光導波路
【図１】
0005573430.tif 000002
【図２】
0005573430.tif 000003
【図３】
0005573430.tif 000004
【図４】
0005573430.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005573430.tif 000007