(57)【要約】  高速なイーサネット（登録商標）用トランシーバを実現するのに必要な小型で安価な送受信モジュールを作成するために、極めて小さなＡＷＧ型光フィルタとして機能する合分波器を提供すること。一端に入力部を有する少なくとも１本の入力導波路と、一端が前記入力導波路の他端に接続された第１のスラブ導波路と、一端が前記第１のスラブ導波路の他端に接続された複数本の導波路を有するアレイ導波路群と、一端が前記アレイ導波路群の他端に接続された第２のスラブ導波路と、一端が前記第２のスラブ導波路の他端に接続され、他端に出力部を有する少なくとも１本の出力導波路とを備え、前記アレイ導波路群の各導波路は、導波路の延伸方向が１８０度以上変化する第１の曲部と、該第１の曲部とは逆方向に導波路の延伸方向が１８０度以上変化する第２の曲部とを有することを特徴とする光合分波器。
2014041821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に入力部を有する少なくとも１本の入力導波路と、
一端が前記入力導波路の他端に接続された第１のスラブ導波路と、
一端が前記のスラブ導波路の他端に接続された複数本の導波路を有するアレイ導波路群と、
一端が前記アレイ導波路群の他端に接続された第２のスラブ導波路と、
一端が前記第２のスラブ導波路の他端に接続され、他端に出力部を有する少なくとも１本の出力導波路とを備え、
前記アレイ導波路群の各導波路は、導波路の延伸方向が１８０度以上変化する第１の曲部と、該第１の曲部とは逆方向に導波路の延伸方向が１８０度以上変化する第２の曲部とを有することを特徴とする光合分波器。
【請求項２】
前記入力導波路の入力部と前記出力導波路の出力部とは前記光合分波器の対向する端部にそれぞれ設けられ、
前記入力導波路と前記第１のスラブ導波路との接続点と、前記第２のスラブ導波路と出力導波路と前記の接続点とは、前記アレイ導波路群が配置された領域より内側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光合分波器。
【請求項３】
前記入力導波路の入力部と前記出力導波路の出力部とは前記光合分波器の対向する端部にそれぞれ設けられ、
一端が前記第１のスラブ導波路の他端に接続され、他端に入力部を有する調心用入力導波路をさらに備え、
前記調心用入力導波路の入力部は、前記入力導波路の入力部および前記出力導波路の出力部と同じ平面内であって、前記対向する端部とは異なる前記光合分波器の端部に設けられ、
前記出力導波路のうち２本の他端には出力部がなく、かつ互いに接続されていることにより、ループ状になっていることを特徴とする請求項１に記載の光合分波器。
【請求項４】
前記光合分波器は、長方形の平板状のチップに形成され、前記入力導波路の入力部および前記出力導波路の出力部および前記調心用入力導波路のうち少なくとも一本以上の導波路がチップ辺に対して垂直より８度以上の傾きをなすことを特徴とする請求項１に記載の光合分波器。
【請求項５】
前記光合分波器は、長方形の平板状のチップに形成され、前記入力導波路の入力部および前記出力導波路の出力部および前記調心用入力導波路のうち少なくとも一本以上の導波路がチップ辺に対して垂直より８度以上の傾きをなすことを特徴とする請求項２に記載の光合分波器。
【請求項６】
前記光合分波器は、長方形の平板状のチップに形成され、前記入力導波路の入力部および前記出力導波路の出力部および前記調心用入力導波路のうち少なくとも一本以上の導波路がチップ辺に対して垂直より８度以上の傾きをなすことを特徴とする請求項３に記載の光合分波器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光通信を行う小型光送受信器の光フィルタとして機能する光合分波器に関する。さらに詳細には、データセンター内およびデータセンター間の接続に必要な光通信装置に使われる光合分波器に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットの進展、特にクラウドへの期待からイーサ系の通信容量拡大が喫急の課題になっている。次世代の高速４０Ｇ／１００Ｇイーサネット（登録商標）規格として、２０１０年にＩＥＥＥ８０２．３ｂａ（非特許文献１）がリリースされ、議論が行われている。特に伝送距離で数十ｍから数十ｋｍという範囲は、データセンター内およびデータセンター間の接続に必要な距離に相当し、潜在需要の大きさから注目を集めている。この規格では数十ｍを超える範囲では電気信号の減衰が大きいことから光通信使用が推奨され、また経済性に鑑みて、高速なＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）の多用を回避できるマルチレーン伝送方式が推奨されている。特に数百ｍ以上の伝送距離用には１．３μｍ帯のＬＡＮ−ＷＤＭ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）あるいはＣＷＤＭ（Ｃｏｕｓｅ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）という波長配置での４波の波長多重方式が推奨されている。【０００３】
これらの伝送方式の実現を、最も物理媒体に近いところで担っているのが光トランシーバである。光トランシーバは、一般に、光信号と電気信号の入出力を担うコネクタ部と、光電変換を担うＴＯＳＡ（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｕｂ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ）およびＲＯＳＡ（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｕｂ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と、さらに各部の制御や監視を行う電子回路と、必要に応じ信号変換をする電子回路とから構成されている。さらに、これらの伝送方式で使われるＲＯＳＡには、１．３μｍ帯の４波に分かれたマルチレーンの信号を分波する光フィルタと、４つのＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）、さらにはＰＤに近接してＴＩＡ（Ｔｒａｎｓ−ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）等が実装される。たとえば、小さなＴＦＦ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｆｉｌｔｅｒ）４片と全反射ミラーとを実装した光学モジュールを４ｃｈ分波光フィルタとして用いて作成したＲＯＳＡの報告がある（非特許文献２参照）。この文献で報告されたＲＯＳＡは、ＴＦＦの小片と実装技術の粋を尽くした結果、極めて小型なモジュールサイズを実現している。しかし複数のＴＦＦを用いた光モジュールの作製は、多チャネル化や小型化を推し進めようとすればするほど製造が難しくなり、小型化と低価格化との両立は容易ではなくなる。【０００４】
一方、石英系ＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）で作成した多チャネル光フィルタであるアレイ導波路格子型光フィルタ（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ  ）は、波長分波特性だけでなく量産性や信頼性に優れているため、テレコム系の伝送装置で広く使われている。また、特にチャネル数が多い場合や小型化が求められる場合は、ＴＦＦを並べた光フィルタに比べて、製造工程数が少ないことと、また、必要とされる機械精度（ＴＦＦ設置精度と導波路露光精度）のトレランスが大きいこととから、経済性や量産性が優れるという特徴がある。【０００５】
しかし、かつてはＡＷＧにも課題があった。ＡＷＧの開発当初は、数１０ｎｍ以上のチャネル間隔のＡＷＧを設計するとチップサイズが大型になるという問題があった。しかし、アレイ導波路配置の工夫により制約は大きく緩和されたため、現在ではチャネル間隔１００ｎｍ以上のＡＷＧも容易に実現できるようになった（特許文献１、２参照）。【０００６】
ＡＷＧの設計方法について、まず、第１の従来例について図１を用いて説明する。図１は、従来のアレイ導波路格子型光フィルタの概略を示す。図１に示すように、アレイ導波路格子型光フィルタは、スラブ導波路１、２と、アレイ導波路群３と、入力導波路４および出力導波路５とにより構成される。ここで、アレイ導波路格子型光フィルタを適切に動作させるには、スラブ導波路１、２を結ぶ導波路群において、スラブ導波路１、２との接続点がスラブ導波路１、２の入出力導波路側の焦点から放射状に引ける直線の延長線上にあり、かつ、互いに隣接するすべての導波路は、長さがある一定量（ｄ0）だけ異なっており、かつ、長さが単調に増加または減少していることが必要である。【０００７】
図１に示したアレイ導波路格子型フィルタでは、アレイ導波路群３は、直線導波路３ａと、円弧導波路３ｃと、直線導波路３ｂとの各導波路を順次接続してなる。ここで、第１の従来例では円弧導波路３ｃの円弧の凸の方向を一方向のみ、図１の場合は上方向のみであるため、アレイ導波路群３の下方の導波路に対し、上方の導波路が長くなる。しかし、直線導波路３ａと直線導波路３ｂの長さと、円弧導波路３ｃの半径とを適切に選べば、隣接するすべての導波路は、長さがある一定量（ｄ0）だけ異なるように、アレイ導波路群３を配置することが可能である。【０００８】
一方、上記アレイ導波路群３の隣接する導波路の長さの差（ｄ0）、は、アレイ導波路格子型光フィルタの各パラメータ（λ0：中心波長、ｎg：群屈折率、ＦＳＲ：フリースペクトラルレンジ）と下記式（１）に示す関係がある。なお、以下、ｄ0を導波路長差と呼び、導波路の有効屈折率ｎeを乗じたｄ0×ｎeを光路長差と呼ぶ。【０００９】
波長間隔×最大チャンネル数＜λ02／（ｄ0×ｎg）＝ＦＳＲ・・・式（１）【００１０】
所要の波長間隔が広いか若しくは多数のチャンネル数が必要な場合、導波路長差ｄ0を短く設定する必要があるが、導波路長差ｄ0が極めて短い場合、上記アレイ導波路群３において、上方の導波路と下方の導波路とが接触、あるいは交差してしまい、アレイ導波路格子型光フィルタを適切に動作させることが困難になる。すなわち、上記第１の従来技術では幾何学的制約から、設定できる導波路長差には下限があるため、第１の従来例による設計方法では光路長差を極めて短く設定することは幾何学的に見出せないか、または実現できても回路の大きさが異常に大きくなる場合がある。【００１１】
このようなデバイスを導波路型で実現しようとすると、使用可能な基板材料の大きさには一定の限界があるので、回路の大きさがこれを超える場合には、このようなデバイスを製造することは事実上不可能となる。したがって、光路長差を極めて短く設定する必要がある広ＦＳＲのアレイ導波路格子、すなわち、分離・合波する波長間隔が広いか、またはチャネル数の多いアレイ導波路格子は、この構成をとることが難しかった。【００１２】
次に、第２の従来例について図２を用いて説明する。なお、特許文献１には、第２の従来例であるＳ字光導波路から構成されるアレイ導波路格子型フィルタが開示されている。図２は、第２の従来例であるアレイ導波路格子型光フィルタの概略を示す。図２中、アレイ導波路格子型光フィルタは、スラブ導波路１、２と、アレイ導波路群３と、扇型円弧導波路群６とにより構成されている。【００１３】
図２に示すように、スラブ導波路１、２は、Ｓ字状のアレイ導波路群３によって接続されており、全体の回路構成はほぼ点対称となっている。このＳ字状の光導波路は、左の円弧導波路３ｃと右の円弧導波路３ｄの円弧の向きが逆向きである。したがって、上記円弧導波路群６を省いて円弧導波路３ｃと円弧導波路３ｄを直接接続した場合に、各導波路長が総じて等しくなるように設計することができる。すなわち、Ｓ字光導波路は変極点で幾何学的配置上必要となる導波路長差を一旦相殺し、零（０）となるように構成している。【００１４】
図２に示す従来例では、フィルタ動作上必要な光路長差は、上記Ｓ字光導波路の変極点に挿入された扇型円弧導波路群６によって与えられている。この扇型円弧導波路群６は、同一の中心点を持ち、かつ開き角が同一、かつ間隔が一定で、かつ半径が一定量だけ増加する円弧導波路から構成されている。この回路の光路長差は、扇型円弧導波路群６の導波路間の導波路差（半径差×開き角）で決定されるために、広ＦＳＲ、すなわち、光路長差が極めて短くとも、所望の回路を設計できる。【００１５】
ところが、この図２のような構成では、導波路がＳ字状構造によって点対称で配置されるため回路の長さＬが大きくなる、という問題がある。したがって、回路の大きさが有効な基板の大きさを超えてしまうか、または仮に基板上に配置できたとしても一枚の基板に配置できる回路数が少なくなってしまう、という欠点がある。【００１６】
次に、第３の従来例について図３を用いて説明する。図３は第３の従来例であるアレイ導波路格子型光フィルタの概略である。第３の従来例は、ほぼ線対称である導波路群から構成されるアレイ導波路格子型フィルタである（特許文献２参照）。図３に示すように、アレイ導波路格子型光フィルタは、スラブ導波路１、２と、アレイ導波路群３と、入力導波路４および出力導波路５と、扇型円弧導波路群６とを備えている。特にアレイ導波路群３のうち左側の部分は直線導波路３ａと円弧導波路３ｃと直線導波路３ｅとの各導波路を順次接続してなるアレイ導波路群３ｇから構成され、アレイ導波路群３のうち右側の部分は直線導波路３ｆと円弧導波路３ｄと直線導波路３ｂとの各導波路を順次接続してなるアレイ導波路群３ｈから構成される。【００１７】
アレイ導波路群３ｇとアレイ導波路群３ｈとにおいて、隣接する上方の導波路と下方の導波路との長さの差は、図１を用いて説明した第１の従来例設計方法と同じく、各直線導波路の長さと各円弧導波路の半径とを適切に選択すれば一定に設計することが可能である。しかし、円弧導波路３ｃと円弧導波路３ｄの円弧の凸の方向が全て上向きであるので、下方の導波路に対し上方の導波路は必ず長くなる。すなわち、円弧の凸の方向が等しいアレイ導波路群３ｇとアレイ導波路群３ｈだけでは、導波路長差をゼロにすることはできない。【００１８】
しかし図３において扇型円弧導波路６の円弧の凸の方向が円弧導波路３ｃと円弧導波路３ｄとは逆向きであるので、同一の中心点を持ちかつ開き角が同一かつ間隔が一定でかつ半径が一定量だけ増加する円弧導波路から構成された扇型導波路群６の開き角と円弧の半径とを適切に選択すれば導波路長差を一旦相殺し、零となるように構成することが可能になる。その後、扇型導波路の開き角を必要量増加あるいは減少させることにより、アレイ導波路群３の導波路長差を、ＦＳＲの広いＡＷＧが必要とする値に容易に設定することが可能になる。図３を用いて説明した第３の従来例による設計法でＡＷＧを設計した場合、図２を用いて説明した第２の従来例による設計法に比べて、円弧導波路の組み合わせ自由度が異なるので、回路サイズがより小さなＡＷＧが設計可能になる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特許第２６９３３５４号公報
【特許文献２】特許第３２２２８１０号公報
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ  ８０２．３ｂａ−２０１０    ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｅｅｅ８０２．ｏｒｇ／３／ｂａ／
【非特許文献２】Ｋ．  Ｍｏｃｈｉｚｕｋｉ，  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｂｕｉｌｔ−ｉｎ  Ｏｐｔｉｃｓ  ｆｏｒ  ４ｃｈ−ＷＤＭ  ＲＯＳＡ  ｉｎ  １００Ｇｂｐｓ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ”，  ＯＥＣＣ２０１０
【非特許文献３】ＣＦＰ  Ｍｕｌｔｉ−Ｓｏｕｒｃｅ  Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ    ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｆｐ−ｍｓａ．ｏｒｇ／
【非特許文献４】Ｓ．  Ｋａｍｅｉ，  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｌｏｗ−ｌｏｓｓ  ａｎｄ  ｆｌａｔ／ｗｉｄｅ−ｐａｓｓｂａｎｄ  ＣＷＤＭ  ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ  ｕｓｉｎｇ  ｓｉｌｉｃａ−ｂａｓｅｄ  ＡＷＧ  ｗｉｔｈ  ｍｕｌｔｉ−ｍｏｄｅ  ｏｕｔｐｕｔ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ”，  ＴｕＩ２  ＯＦＣ２００４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかし光トランシーバは、ＩＥＥＥの勧告の他にも、ＭＳＡ（Ｍｕｌｔｉ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）と呼ばれる業界標準によって寸法、ピン配置等が規定されていて、４０Ｇ／１００Ｇイーサネット用の光トランシーバでは小型化・省電力化が強く求められている（非特許文献３）。特にＣＦＰ４として議論されているモジュールの外寸は、約９．５×２１．７×８８ｍｍと極めて小型である（ＣＦＰ：１００Ｇ  Ｆｏｒｍ−ｆａｃｔｏｒ  Ｐｌｕｇｇａｂｌｅの略。Ｃはローマ数字で１００を表す。）。そのうえ、この寸法のモジュール内にＲＯＳＡとＴＯＳＡとを並列に、さらにはトランシーバに必要な電子回路等を直列に配置しなければならないため、ＲＯＳＡ単体さらにはＲＯＳＡに内蔵される光フィルタに許容されるスペースは極めて小さい。【００２２】
ＩＥＥＥが勧告するＬＡＮ−ＷＤＭやＣＷＤＭのようなチャネル間隔が広い波長範囲を合分波するＡＷＧを設計することは、扇型円弧導波路群の使用により可能にはなったが、作製可能なＡＷＧは回路形態が細長く、ＣＦＰ４などのモジュールに収めるには、回路形態を短尺化してＡＷＧ自体のサイズをさらに小さくする必要があるという問題があった。【００２３】
導波路の比屈折率差（Δ）を高くして最小曲げ半径を小さくすることにより、ＡＷＧ本体の回路サイズをある程度小さくすることは可能だが、個別のＰＤに結合させるための出力ファンアウト部分は、その大きさはＰＤ間隔（あるいはＰＤに接続するＴＩＡの端子間隔）にも強く依存していてΔを上げるだけでは十分な小型化ができないという問題があった。【００２４】
さらに、ＩＥＥＥが勧告する仕様には、光波長のチャネル間隔だけでなく各チャネルでの波長帯域幅も含まれている。そのため光フィルタの透過波長帯域幅も確保する必要がある。出力導波路をマルチモード導波路にすると透過波長帯域幅が拡大することが報告（非特許文献４）されているが、シングルモード導波路に比べて、マルチモード導波路の最小曲げ半径は大きい。そのため、従来例の設計法によるＡＷＧでは、出力ファンアウト部分（展開部分）の大きさも回路レイアウト上大きなスペースを取ってしまうという問題があった。【００２５】
一方、イーサネット用の光トランシーバは、データセンター内およびデータセンター間の接続に用いることが多いと想定されるため、低廉な電気信号のトランシーバと競合するために、テレコム用の光トランシーバに比べて格段の低コスト化が必要である。【００２６】
ＲＯＳＡに用いる光フィルタは、入力側では、光ケーブルのコネクタと、レセプタクルと呼ばれる光学部品を介して光結合し、出力側では、光レンズを介して４つのＰＤと光結合する必要がある。ＲＯＳＡを組み立てる時、これらを精密に調心して互いに位置ずれしないように固定する必要がある。【００２７】
調心方法として一番単純な方法は、上述の光ケーブルから実際に用いる信号光波長の光を入れて、レセプタクル用部材、光フィルタ、光レンズ、ＰＤに順番に通したのち、ＰＤからの電気出力をモニタしながら、すべての部品を一括して多体調心する方法である。しかし、この方法では、非常に複雑な多体調心装置が必要になり、コストが極めて大きくなるという問題があった。【００２８】
また、互いに光接続するＰＤと光フィルタおよび光ファイバは、屈折率が大きく異なる異種材料を選択せざるを得ないので材料境界での反射が発生してしまう。さらには、それぞれの光結合の結合効率を上げるためにレンズ系を用いた場合は、レンズ表面毎に空気層が入るために更に多数の反射が発生する。受信Ｓ／Ｎを向上させるためテレコム用途としては反射防止膜を付与するのが一般的であるが、イーサネット用途としては工程数増加に伴うコスト増を避けたいという問題があった。【００２９】
本発明は、上記従来の問題に鑑みなされたものであって、高速なイーサネット用トランシーバを実現するのに必要な小型で安価なＲＯＳＡモジュールを構成できる、極めて小さなＡＷＧ型光フィルタとして機能する合分波器を提供することを目的する。さらに、ＡＷＧ型光フィルタに追加する回路およびチップ形状に起因するＲＯＳＡモジュールの製造コストを抑制することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
上記の課題を解決するために、実施形態に記載の発明は、一端に入力部を有する少なくとも１本の入力導波路と、一端が前記入力導波路の他端に接続された第１のスラブ導波路と、一端が前記第１のスラブ導波路の他端に接続された複数本の導波路を有するアレイ導波路群と、一端が前記アレイ導波路群の他端に接続された第２のスラブ導波路と、一端が前記第２のスラブ導波路の他端に接続され、他端に出力部を有する少なくとも１本の出力導波路とを備え、前記アレイ導波路群の各導波路は、導波路の延伸方向が１８０度以上変化する第１の曲部と、該第１の曲部とは逆方向に導波路の延伸方向が１８０度以上変化する第２の曲部とを有することを特徴とする光合分波器である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１の従来例にかかるアレイ導波路格子型光フィルタの概略図である。
【図２】第２の従来例にかかるアレイ導波路格子型光フィルタの概略図である。
【図３】第３の従来例にかかるアレイ導波路格子型光フィルタの概略図である。
【図４】第１の実施例にかかるアレイ導波路格子型光フィルタの概略図である。
【図５】第１の実施例で設計したＣＷＤＭ信号４チャンネル分波用アレイ導波路格子型光フィルタの導波路配置図である。
【図６】第２の従来例で設計したＣＷＤＭ信号４チャンネル分波用アレイ導波路格子型光フィルタの導波路配置図である。
【図７】第３の従来例で設計したＣＷＤＭ信号４チャンネル分波用アレイ導波路格子型光フィルタの導波路配置図である。
【図８】第２の実施例で設計した調心導波路付きＬＡＮ−ＷＤＭ信号分波用アレイ導波路格子型光フィルタの導波路配置図である。
【図９Ａ】第２の実施例で設計した調心導波路付きアレイ導波路格子型光フィルタに、入力側部材（レセプタクル）と出力側部材（ＰＤアレイ他）とを調心する作業において第一の段階を説明する図である。
【図９Ｂ】第２の実施例で設計した調心導波路付きアレイ導波路格子型光フィルタに、入力側部材（レセプタクル）と出力側部材（ＰＤアレイ他）とを調心する作業において第二の段階を説明する図である。
【図９Ｃ】第２の実施例で設計した調心導波路付きアレイ導波路格子型光フィルタに、入力側部材（レセプタクル）と出力側部材（ＰＤアレイ他）とを調心する作業において第三の段階を説明する図である。
【図９Ｄ】第２の実施例で設計した調心導波路付きアレイ導波路格子型光フィルタに、入力側部材（レセプタクル）と出力側部材（ＰＤアレイ他）とを調心する作業において第四の段階を説明する図である。
【図１０】第２の実施例で作製したＲＯＳＡモジュールの変換効率の波長依存性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００３３】
本発明の光合分波器は、少なくとも１本の入力導波路と、入力導波路に接続された第１のスラブ導波路と、第１のスラブ導波路に接続され、複数本並列した導波路からなるアレイ導波路群と、アレイ導波路群に接続された第２のスラブ導波路と、第２のスラブ導波路に接続された少なくとも１本の出力導波路とを備えたアレイ導波路格子型の光合分波器において、第１のスラブに接続されたアレイ導波路の各導波路が、それぞれの導波路の延伸方向を１８０度以上変えた後に、さらに逆方向に導波路の延伸方向を１８０度以上変化した後段に第２のスラブに接続した構成を備えている。ここで「導波路の延伸方向」とは、導波路内を導波する光の光軸方向に等しいといえる。また、アレイ導波路群は、言い換えると下記（１）から（３）の構成を備えているといえる。
【００３４】
（１）前記アレイ導波路群の各導波路は、第１の部分と第２の部分とからなり、前記第１の部分は、入力スラブ導波路（第１のスラブ導波路）の出射端から前記第２の部分の接続点までであって、光路が前記出射端から第１の方向に１８０度以上湾曲し、前記第２の部分は、前記第１の部分の接続点から出力スラブ導波路（第２のスラブ導波路）の入射端までであって、光路が前記接続点から前記第１の方向と反対の第２の方向に１８０度以上湾曲している。なお、本明細書において、「湾曲」した光路とは、必ずしも光路の全ての部分が曲がっていなくてもよく、光路の曲率が０となる部分を有する態様も含む。
【００３５】
（２）前記アレイ導波路群の各導波路は、第１の部分と第２の部分とからなり、前記第１の部分は、入力スラブ導波路の出射端から前記第２の部分の接続点まで、第１の方向に１８０度以上湾曲した円弧導波路を含み、前記第２の部分は、前記第１の部分の接続点から出力スラブ導波路の入射端まで、前記第１の方向と反対の第２の方向に１８０度以上湾曲した円弧導波路を含む。なお、本明細書において、「円弧導波路」とは、必ずしも導波路の全ての部分が曲がっていなくてもよく、導波路の曲率が０となる部分を有する態様も含む。
【００３６】
（３）前記アレイ導波路群の各導波路は、第１の円弧導波路と第２の円弧導波路とからなり、前記第１の円弧導波路は、入力スラブ導波路の出射端から第１の方向に１８０度以上湾曲し、前記第２の円弧導波路と接続され、前記第２の円弧導波路は、前記第１の円弧導波路との接続点から前記第１の方向と反対の第２の方向に１８０度以上湾曲し、出力スラブ導波路の入射端と接続される。
【００３７】
第１のスラブ導波路に接続された各アレイ導波路は、導波路の延伸方向を一旦１８０度以上変え、さらに逆方向に１８０度以上変えた後に第２のスラブに接続する。この構成により、ＦＳＲの広いＡＷＧでも細長い形態にすることなくＡＷＧ本体の面積を小さくすることができる。
【００３８】
好ましくは、複数本並列した導波路からなるアレイ導波路群が配置された領域の最右端と最左端より内側に、入力導波路と第１のスラブ導波路との接続点と、第２のスラブ導波路と出力導波路との接続点とが配置され、かつ、複数本並列した導波路からなるアレイ導波路群が配置された領域の最上端と最下端より内側に、入力導波路と第１のスラブ導波路との接続点と、第２のスラブ導波路と出力導波路との接続点とが配置される。
【００３９】
２つのスラブ導波路を干渉回路のレイアウト上の両端ではなく内側に配置することによりＡＷＧの入出力ファンアウト部が効率よく配置でき、出力ファンアウト部を含めたＡＷＧのフットプリントを小さくすることができる。
【００４０】
また好ましくは、入力導波路が達する光合分波器の第１の辺、および、出力導波路の少なくとも１本が達する第２の辺とは異なる第３の辺に達する調心用入力導波路があって、かつ、調心用入力導波路が、第１のスラブ導波路に接続され、かつ、複数の出力導波路のうち２本は第２のスラブ導波路と接続されていない一端が互いに接続されることにより、ループ状になっている。
【００４１】
調心用入力導波路の一端を一方のスラブ導波路に接続し、他方のスラブ導波路にループ状の導波路を配置する。この構成により、調心用入力導波路に入力する光波長を選択することで、ＡＷＧの入出力両方の導波路から調心用の光を出すことができる。
【００４２】
さらに好ましくは、入力導波路または出力導波路または調心用入力導波路のうち少なくとも一本以上の導波路がチップ辺に対して垂直より８度以上の傾きをもってチップ辺に達している。
【００４３】
入出力導波路または調心用入力導波路が達しているチップ辺をダイシングするだけで、斜め研磨あるいは反射防止膜付加工程をすることなく反射減衰量を抑制できる。結果として研磨工程を省ける分、コストを下げることが可能になる。
【００４４】
（実施例１）
図４は本実施例にかかるアレイ導波路格子型光フィルタの概略を示す。本実施例にかかるアレイ導波路格子型光フィルタは、図４に示すように、第１のスラブ導波路１１と、第２のスラブ導波路１２と、アレイ導波路群１３と、入力導波路１４と、出力導波路１５とを備えている。
【００４５】
アレイ導波路群１３は、直線導波路１３ａと、円弧導波路１３ｂと、円弧導波路１３ｃと、直線導波路１３ｄと、円弧導波路１３ｅと、円弧導波路１３ｆと、第１の導波路長差調整用の直線導波路１７ａと、円弧導波路１３ｇと、直線導波路１３ｈと、円弧導波路１３ｉと、第２の導波路長差調整用の直線導波路１７ｂと、円弧導波路１３ｊと、直線導波路１３ｋとを縦列接続してなるＳ字状の導波路からなるアレイ導波路群であり、Ｓ字状の各導波路の全長は隣接する導波路間で一定値ずつ単調増加または単調減少している。
【００４６】
なお、上記の直線導波路１３ａから直線導波路１３ｋまでの各導波路の長さ、および第１の導波路長差調整用の直線導波路１７ａと第２の導波路長差調整用の直線導波路１７ｂの各導波路の長さは、其々ゼロであってもよい。
【００４７】
アレイ導波路群１３を構成するＳ字状の各導波路は、第１のスラブ導波路１１から直線導波路１３ａと円弧導波路１３ｂとを経て第１の基準線１８ａと直交し、円弧導波路１３ｃと直線導波路１３ｄとを経て第２の基準線１８ｂと直交し、円弧導波路１３ｅを経て第３の基準線１８ｃと直交し、円弧導波路１３ｆを経て第４の基準線１８ｄと直交し、第１の導波路長差調整用の直線導波路１７ａと円弧導波路１３ｇとを経て第５の基準線１８ｃと直交し、直線導波路１３ｈと円弧導波路１３ｉと第２の導波路長差調整用の直線導波路１７ｂとを経て第６の基準線１８ｆと直交し、円弧導波路１３ｊと直線導波路１３ｋとを経て第２のスラブ導波路１２へと結合する。
【００４８】
アレイ導波路群１３を構成するＳ字状の各導波路は、光信号の伝搬方向を第１のスラブ導波路１１から第２のスラブ導波路１２へと設定したとき、円弧導波路１３ｃと円弧導波路１３ｅとは伝搬方向右向きに凸であり、円弧導波路１３ｆと円弧導波路１３ｇと円弧導波路１３ｉは伝搬方向左向きに凸である。また、円弧導波路１３ｃと円弧導波路１３ｅの開き角の合計と、円弧導波路１３ｆと円弧導波路１３ｇと円弧導波路１３ｉの開き角との合計は同じ値に設計されている。このため第１の導波路長差調整用の直線導波路１７ａと第２の導波路長差調整用の直線導波路１７ｂを除くと、Ｓ字状の各導波路の長さは大凡等しくなる。
【００４９】
第１のスラブ導波路１１から第１の基準線１８ａと直交するまでの直線導波路１３ａと円弧導波路１３ｂとの長さと、第２の基準線１８ｆと直交してから第２のスラブ導波路１２に結合するまでの円弧導波路１３ｊと直線導波路１３ｋとの長さとの和は、厳密にはＳ字状の導波路毎に異なる。また、直線導波路１３ｄおよび直線導波路１３ｈの長さも、Ｓ字状の導波路毎に異なる。これらの長さの差は、直線導波路１３ａの延長線が第１の基準点１９ａで交差し、直線導波路１３ｋの延長線が第２の基準点１９ｂで交差することに起因する。第１の基準点１９ａを中心とする直線導波路１３ａの開き角２０ａと、第２の基準点１９ｂを中心とする直線導波路１３ｋの開き角２０ｂとは、入力導波路１１と出力導波路１４の開口数と同程度の値を設計で与える。結果として、互いに隣接するＳ字状の導波路の総延長の差は数μｍ程度に収まる。しかし、Ｓ字状の導波路毎の総延長の差は有限値であるので、その分を第１の導波路長差調整用の直線導波路１７ａの長さと第２の導波路長差調整用の直線導波路１７ｂの長さとを調整することにより、Ｓ字状の導波路毎の総延長を厳密にゼロになるよう設計することが可能である。
【００５０】
アレイ導波路群１３は、第１の基準線１８ａから第５の基準線１８ｃまでの導波路で形成される第１の曲部と、５の基準線１８ｃから第２の基準線１８ｆまでの導波路で形成される第２の曲部とを有している。第１の曲部は、アレイ導波路群１３を構成する導波路が１８０度以上曲がった部分である。第２の曲部は、アレイ導波路群１３を構成する導波路が第１の曲部とは反対方向に１８０度以上曲がった部分である。したがって、アレイ導波路群１３内を導波する光の光軸方向は、第１の基準線１８ａから第５の基準線１８ｃまでの間に１８０度以上変化し、第５の基準線１８ｃから第２の基準線１８ｆまでの間に、第１の曲部とは逆方向に１８０度以上変化する。
【００５１】
図４に示すアレイ導波路格子型光フィルタを、波長合分波フィルタとして動作させるには、まず所望のＦＳＲから前述の式（１）（下記に数式を再掲）用いて導波路長差ｄ0を算出し、隣接するＳ字状の導波路間で総延長の差と等しくなるように、第１の導波路長差調整用の直線導波路１７ａの長さと第２の導波路長差調整用の直線導波路１７ｂの長さとを設計すればよい。
【００５２】
波長間隔×最大チャンネル数＜λ02／（ｄ0×ｎg）＝ＦＳＲ・・・式（１）
【００５３】
上式（１）においてλ0：中心波長、ｎg：群屈折率、ＦＳＲ：フリースペクトラルレンジである。
【００５４】
図５は、上述の設計法で実際に設計したＣＷＤＭ信号４チャンネル分波用アレイ導波路格子型光フィルタの導波路配置図である。用いた導波路は、石英ガラスにゲルマニウムを添加した埋め込み導波路で、比屈折率差を２％とし、標準の導波路のコアの高さを４μｍ、コアの幅を４μｍとした。この標準導波路において、１３００ｎｍ帯での最小曲げ半径は上述の７５０μｍであった。分波する光信号の波長を１２７１ｎｍ、１２９１ｎｍ、１３１１ｎｍ、１３３１ｎｍとし、透過損失のチャネル間格差を減らすためＦＳＲを３２５０ＧＨｚとした。結果、隣接するＳ字状アレイ導波路間に付与する導波路長差は、６．４９８μｍとした。
【００５５】
また合分波特性の透過域での平坦性を出現させるため、入力導波路１４と出力導波路１５との導波路幅を違う値にした。具体的には第１のスラブ導波路１１に接続される入力導波路１４の幅を８．０μｍとし、第２のスラブ導波路１２に接続される４本の出力導波路１５の幅を１５μｍとした。なお、幅１５μｍの出力導波路１５には高次モード光も伝搬するため最小曲げ半径を１２００μｍとした。準備した４連のＰＤアレイの受光面の間隔が２５０μｍであったため出力導波路の間隔を２５０μｍとした。最小曲げ半径と出力導波路間隔より出力導波路のファンアウト部分２２が大きくなることが予想されるので、第２のスラブ導波路１２と出力導波路１５との接続点を、アレイ導波路群１３を配置する領域の最右端と最左端の内側でかつ最上端と最下端の内側になるように配置した。すなわち、第２のスラブ導波路１２と出力導波路１５との接続点を、導波路を形成したチップ辺（図５では導波路を取り囲む方形の枠で示されている）からアレイ導波路群１３に達するまでの距離よりも、チップ辺から第２のスラブ導波路１２に達するまでの距離が大きくなるように配置している。
【００５６】
また、図５に示すように、第１のスラブ導波路１１と入力導波路１４との接続点を、アレイ導波路群１３を配置する領域の最右端と最左端の内側でかつ最上端と最下端の内側になるように配置した。すなわち、第１のスラブ導波路１１と出力導波路１４との接続点を、導波路を形成したチップ辺からアレイ導波路群１３に達するまでの距離よりも、チップ辺から第１のスラブ導波路１１に達するまでの距離が大きくなるように配置している。ここで、アレイ導波路群１３の具体的な配置は、図４を用いて説明した設計方法に従って設計した。
【００５７】
さらには、出力導波路のチップ端での反射を抑制するため、出力側のチップ辺に対して垂直より８度の傾きをもってチップ辺に達する様設計した。なお、入力側のチップ辺に対しても同様に８度の傾きをもってチップ辺に達するようにしてもよい。
【００５８】
このように、本発明の設計方法に従って具体的にアレイ導波路格子型光合分波器のレイアウトを設計した結果、図５に示す通り、チップサイズを長さ８．２ｍｍ、幅４．９ｍｍという小さいフットプリントの中にＡＷＧを収めることができた。
【００５９】
さらには、第２のスラブ導波路１２と出力導波路１５との接続点を、アレイ導波路群１３を配置する領域の最右端と最左端の内側でかつ最上端と最下端の内側になるように配置したため、チップ端での出力導波路１５の位置をチップ中央に配置することが、副次的効果として得られた。チップ端での出力導波路１５の位置をチップ中央にできると、ＰＤやＴＩＡおよび取り出し電極を実装するときに上下方向に無駄な展開スペースを不要とするので、最終的にＲＯＳＡのモジュールサイズを小さくできるというメリットがある。
【００６０】
図６は、比較のため、同じ波長配置をもったアレイ導波路格子型光合分波器を同じ導波路構造で、第２の従来例の設計方法でレイアウト計算した結果である。図６に示したアレイ導波路格子型光合分波器のアレイ導波路群１３は、並走するＳ字状の光導波路からなり、全体として、ほぼ点対称の構造をしている。できあがったチップサイズは長さ１１．８ｍｍ、幅３．９ｍｍであった。チップ幅３．９ｍｍは、図５に示したアレイ導波路格子型光合分波器より狭い。しかし、チップ辺での出力導波路１５の位置をチップ中央にするという制限を追加するとチップ幅は６．４ｍｍ必要になる。すなわち、本発明の設計方法によるアレイ導波路格子型光合分波器よりチップ幅が大きくなる。またチップ長１１．８ｍｍは、本発明の設計方法による図５に示したアレイ導波路格子型光合分波器より３．６ｍｍ、割合にして約４４％長くなってしまった。
【００６１】
また、図７は、比較のため、同じ波長配置をもったアレイ導波路格子型光合分波器を同じ導波路構造で、第３の従来例の設計方法でレイアウト計算した結果である。図７に示したアレイ導波路格子型光合分波器のアレイ導波路群１３は、全体として、ほぼ線対称の構造をしている。アレイ導波路群１３の中央部分と両脇の部分は、円弧導波路の円弧が凸になる方向が逆向きである。できあがったチップサイズは長さ１４．３ｍｍ、幅３．１ｍｍであった。チップ幅は、チップ辺での出力導波路１５の位置をチップ中央にするという制限を追加しても４．１ｍｍと狭くできた。しかし、チップ長１４．３ｍｍは、本発明の設計方法による図５に示したアレイ導波路格子型光合分波器より６．１ｍｍ、割合にして約７５％長くなってしまった。
【００６２】
図５に示した本発明の設計法によるアレイ導波路格子型光合分波器、図６に示した第２の従来例の設計法によるアレイ導波路格子型光合分波器、図７に示した第３の従来例の設計法によるアレイ導波路格子型光合分波器、それぞれのチップ面積は、出力導波路の位置をチップ中央にするという制限を外した場合、約４０平方ｍｍ、約４６平方ｍｍ、約４４平方ｍｍである。したがって、ウエハあたりの収率からチップ単価を見積もると、本発明の設計法によるアレイ導波路格子型光合分波器を用いることにより、第１の従来例の光合分波器に比べ約１５％、第２の従来例の光合分波器に比べ約１０％、チップ単価を下げる効果が得られることが分かった。
【００６３】
本実施例のアレイ導波路格子型光合分波器は、アレイ導波路群の導波路が、延伸方向を一旦１８０度以上変えた後に、逆方向に１８０度以延伸方向を変える。さらに、第１スラブ導波路と第２スラブ導波路とを、アレイ導波路群が配置される領域の最右端と最左端の内側かつ最上端と最下端の内側に配置する。結果として、小さいチップサイズを実現している。
【００６４】
さらに本実施例では、導波路の延伸方向を１８０度以上変え且つ小型化を低損失に実現している。これは、通常の石英系ガラス導波路(比屈折率差１％以下)に比較してより急峻な曲げに耐えられる導波路を用いることにより実現している。通常の石英系ガラス導波路では、導波路を曲げられる最小曲げ半径は、2ｍｍ以上である。それ以上に急峻に曲げると、通常の石英系ガラス導波路では、透過光が曲がりきらず、放射光として導波路外に放出されてしまう。そのため急峻な曲げに通常の導波路を用いるとアレイ導波路型合分波器の損失が大きくなってしまう。
ここで、比屈折率差２％以上の導波路を用いると最小曲げ半径は(波長１３００ｎｍ帯において）７５０μｍ以下と通常の導波路より急峻に曲げられるようになる。
【００６５】
本実施例では、比屈折率差２％以上の導波路を用いることにより、導波路の延伸方向を１８０度以上変え且つ小型な構成において、低損失なアレイ導波路型合分波器を実現している。
【００６６】
（実施例２）
本実施例では、調心用導波路付きＬＡＮ−ＷＤＭ信号分波用アレイ導波路格子型光フィルタとして機能させるために、実施例１のアレイ導波路格子型光合分波器を、分波する光信号の波長が異なる構成としている。図８は、本実施例で設計した調心用導波路付きＬＡＮ−ＷＤＭ信号分波用アレイ導波路格子型光フィルタの導波路配置図である。用いた導波路の材質と導波路パラメータは、図５に示したアレイ導波路格子型光合分波器と同一であるが、分波する光信号の波長が異なる。４波の波長を１２９５．５６ｎｍ、１３００．０５ｎｍ、１３０４．５８ｎｍ、１３０９．１４ｎｍとし、透過損失のチャネル間格差を考慮しＦＳＲを７８３０ＧＨｚとした。結果、隣接するＳ字状アレイ導波路間に付与する導波路長差は、２５．７９μｍとした。また、図５に示したアレイ導波路格子型光合分波器と同様に、合分波特性の透過域での平坦性を出現させるため、入力導波路１４と出力導波路１５との導波路幅を違う値にした。具体的には第１のスラブ導波路１１に接続される入力導波路１４の幅を８．０μｍとし、第２のスラブ導波路１２に接続される４本の出力導波路１５の幅を１５μｍとした。
【００６７】
また、幅１５μｍの出力導波路の最小曲げ半径を１２００μｍとし、チップ辺での出力導波路１５の間隔を２５０μｍとした。出力導波路１５のファンアウト部分２２を効率的に配置するために、図５に示したアレイ導波路格子型光合分波器と同様に、第１のスラブ導波路１１と入力導波路１４との接続点と、第２のスラブ導波路１２と出力導波路１５との接続点とが、アレイ導波路群１３を配置する領域の最右端と最左端の内側でかつ最上端と最下端との内側になるように配置した。
【００６８】
本実施例では、図５で示した４本のマルチモード導波路からなる出力導波路１５の両脇に、光レンズ・アレイを調心するためのシングルモード導波路からなる第１の調心用光出力導波路の１組（２つ）３０と、ＰＤアレイ調心するためのシングルモード導波路からなる第２の調心用光出力導波路の１組（２つ）３１とを追加して配置した構成としている。さらに、アレイ導波路格子型光合分波器のチップの左右の辺には、それぞれ光部品が接続されるため、調心用光入力導波路３２をチップの上辺に設置した。なお、調心用光入力導波路３２は、アレイ導波路格子型光合分波器の入力導波路１４が接続する第１のスラブ導波路１１へ接続されている。また、アレイ導波路格子型光合分波器の出力導波路１５が接続する第２のスラブ導波路１２には、調心用光入力導波路３２から入れた光信号が折り返せるようにループ状導波路３３を接続した。さらにループ状の導波路３３の脇にチップ下辺へ出力される第３の調心用光出力導波路３４を設置した。
【００６９】
ここで、反射減衰量を４０ｄＢ以上にするため、チップ右辺に設置した出力導波路１５、第１の調心用光出力導波路の１組（２つ）３０、第２の調心用光出力導波路の１組（２つ）３１の各導波路がチップ右辺となす角度を８度に設定した。また、調心用光入力導波路３２のチップの上辺に対する角度および第三の調心用光出力導波路３４のチップの下辺に対する角度を８度に設定した。ただし、チップ右辺の端面には１．３帯で反射量を抑制するＡＲ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コートを施したので、入力導波路１４がチップ左辺となす角度は、ここでは垂直とした。
【００７０】
以上の設計の結果、チップの上辺の調心用光入力導波路３２から１．３μｍ帯の光を入力すると、チップ下辺の第３の調心用光出力導波路３４からは１３２４．２ｎｍの波長の光が出力され、光レンズ・アレイ調心用の第１の調心用光出力導波路１組３０からは１２８７．８ｎｍと１３０８．０ｎｍの波長の光が其々出力され、ＰＤアレイ調心用の第２の調心用光出力導波路１組３１からは１２８５．６ｎｍと１３１０．２８ｎｍの波長の光が其々出力され、レセプタクル用部材を調心・設置するアレイ導波路格子型光フィルタの入力導波路１４には１３１９．５ｎｍの波長の光が出力される。なお、入力導波路１４へは、以下の道筋を通って光が出力される。調芯用入力導波路３２に入った光の中で波長１３１９．５ｎｍの光は、第１のスラブ導波路１１、第２のスラブ導波路１２を経て、ループ状の導波路３３を経て再び、第２のスラブ導波路１２に入射して、第１のスラブ導波路１１から、入力導波路１４へ出力される。
【００７１】
図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄは、図５に示した調心用導波路付きＬＡＮ−ＷＤＭ信号分波用アレイ導波路格子型光フィルタ・チップ３５に、光レンズ・アレイ３６、ＰＤアレイを集積した部材３７、レセプタクル用部材３８を実装する工程を示した概略図である。
【００７２】
まず、光部品を実装するべき光フィルタ・チップ３５の左右の辺ではないチップ上辺の調心用光入力導波路３２に、波長１３２４．２ｎｍの波長の光を用いて、１芯の光ファイバ・ブロック３９を仮固定する（図９Ａ）。より具体的には、光フィルタ・チップ３５下辺の第３の調心用光出力導波路３４の出射光は大口径ＰＤ３６を用いて受光し、光フィルタ・チップ３５と１芯の光ファイバ・ブロック３９との二体調芯を行ったのち仮固定を行う。なお、仮固定では、組み立て工程後に、１芯の光ファイバ・ブロック３９を取り除けるように、接着力が弱い接着剤または接着条件を用いて固定する。また、ここで用いた１芯の光ファイバ・ブロック３９の端面は８度に研磨されていているため、チップ上辺での損失および反射を小さく抑えたまま光結合をすることが可能になる。
【００７３】
次に、仮固定した１芯の光ファイバ・ブロック３９を介して、チップ上辺の調心用光入力導波路３２に、波長１２８７．８ｎｍと１３０８．０ｎｍの光を入力すると、第１の調心用光出力導波路３０から光が出力される。この出力された光を用いて光レンズ・アレイ３６を二体調芯装置で調心し、調心完了後に接着固定する。（図９Ｂ）
【００７４】
第３ステップとして、仮固定した１芯の光ファイバ・ブロック３９を介して、チップ上辺の調心用光入力導波路３２に、波長１３１９．５ｎｍの光を入力すると、アレイ導波路格子型光フィルタの入力導波路１４から光が出力される。この出力された光を用いてレセプタクル用部材３８を二体調芯装置で調心し、調心完了後に接着固定する。（図９Ｃ）
【００７５】
第４ステップとして、仮固定した１芯の光ファイバ・ブロック３９を介して、チップ上辺の調心用光入力導波路３２に、波長１２８５．６ｎｍと１３１０．２８ｎｍの光を入力すると、第２の調心用光出力導波路３１から光が出力される。この出力された光を用いてＰＤアレイを集積した部材３８を二体調芯装置で調心し、調心完了後に接着固定する。（図９Ｄ）
【００７６】
最後に、ねじり応力を加えて、仮固定した１芯の光ファイバ・ブロック３９を光フィルタ・チップ３５から取り外せば、光フィルタ・チップ３５周辺の実装は終了する。
【００７７】
ここで重要なのは、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄを用いて説明した本発明のアレイ導波路格子型光合分波器への周辺部材の実装には、高価で使用方法が煩雑な３体以上の多体調心装置を全く用いずに、二体調心装置のみを用いて実装できることである。すなわち、本発明のアレイ導波路格子型光合分波器を用いれば、組み立てラインへの初期投資を大きく抑えることが可能になる。その結果、安価なＲＯＳＡを提供することが可能になる。
【００７８】
つまり、入出力とは異なる第３のチップ辺に調心用光入力導波路からの光が第１のスラブ導波路に接続され、かつ第２のスラブ導波路にループ状の導波路を接続していることから、入出力両方の導波路に調心光を出力できる。その結果、周辺部材の実装時の作業コストを抑えられるというメリットがある。
【００７９】
また、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄを用いて説明した実装工程では、光レンズ・アレイ３６として、８本のＧＲＩＮ（ＧＲａｄｉｅｎｔ  ＩＮｄｅｘ）レンズを並べて固定したのち端面を８度に研磨したものを用いた。光レンズ・アレイ３６の両端面のうち、ＰＤアレイ側にはＡＲ（Ａｎｔｉ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コートを施したが、光フィルタ・チップ３５側はＡＲコートを省略し研磨のみとした。また図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄに示した本発明のアレイ導波路格子型光合分波器も光レンズ・アレイ３６を実装する端面はＡＲコートを省略し研磨のみとした。さらには光フィルタ・チップ３５と光レンズ・アレイ３６の接着には、硬化後の屈折率が石英ガラスとほぼ一致する接着剤を用いた。
【００８０】
さらには、調心時に用いた調心用入力導波路３２の端部があるチップ上辺および調心用入力導波路３４の端部があるチップ下辺もＡＲコートを省略し研磨のみとした。
【００８１】
この様にして実装した光フィルタ・チップ３５と光レンズ・アレイ３６の境界からの反射減衰量を実測したところ４０ｄＢ以上であった。すなわち本発明のアレイ導波路格子型光合分波器を用いれば、工程数を増やしてコスト増の要因となるＡＲコートの実施を最大４回省くことが可能になり。その結果、より安価なＲＯＳＡを提供することが可能になる。
【００８２】
いうまでもないが、上記の効果は、光フィルタ・チップ３５とレセプタクル用部材３７との間でも同様の効果を得ることが可能である。その場合は合計でＡＲコートの実施を最大６回省くことが可能になり、さらに安価なＲＯＳＡを提供することが可能である。
【００８３】
図１０は、図８を用いて説明した調心用導波路付きＬＡＮ−ＷＤＭ信号分波用アレイ導波路格子型光フィルタに、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄを用いて説明した実装方法でレセプタクル用部材３７と、光レンズ・アレイ３６と、ＰＤアレイを集積した部材３８とを実装したＲＯＳＡモジュールの受光感度の波長依存性を示す図である。光フィルタ・チップ３５のサイズは長さ８．２ｍｍ、幅４．９ｍｍと小型であるが十分な分波特性を満たしていることが判る。
【００８４】
以上の実施形態では、ＲＯＳＡとして用いられる光合分波器を例に挙げて説明したが、これに限定されず、光の対称性から、上記光合分波器はＴＯＳＡとして用いることもできる。
【符号の説明】
【００８５】
１  第１のスラブ導波路
２  第２のスラブ導波路
３  アレイ導波路群
３ａ、３ｂ、３ｅ、３ｆ  直線導波路
３ｃ、３ｄ  円弧導波路
４  入力導波路
５  出力導波路
６  扇型円弧導波路群
１１  第１のスラブ導波路
１２  第２のスラブ導波路
１３  アレイ導波路群
１３ａ、１３ｄ、１３ｈ、１３ｋ  直線導波路
１３ｂ、１３ｃ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｉ、１３ｊ  円弧導波路
１４  入力導波路
１５  出力導波路
１７  導波路長差調整用の直線導波路群
１７ａ  第１の導波路長差調整用の直線導波路
１７ｂ  第２の導波路長差調整用の直線導波路
１８ａ  第１の基準線
１８ｂ  第２の基準線
１８ｃ  第３の基準線
１８ｄ  第４の基準線
１８ｅ  第５の基準線
１８ｆ  第６の基準線
１９ａ  第１の基準点
１９ｂ  第２の基準点
２０ａ  第１の基準点１９ａを中心とする直線導波路１３ａの開き角
２１ａ  第２の基準点１９ｂを中心とする直線導波路１３ｂの開き角
２２  出力導波路のファインアウト部分
３０  第１の調心用光出力導波路
３１  第２の調心用光出力導波路
３２  調心用光入力導波路
３３  ループ状導波路
３４  第３の調心用光出力導波路
３５  光フィルタ・チップ
３６  光レンズ・アレイ
３７  ＰＤアレイを集積した部材
３８  レセプタクル用部材
３９  １芯の光ファイバ・ブロック
４０  大口径ＰＤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年1月23日(2014.1.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に入力部を有する少なくとも１本の入力導波路と、
一端が前記入力導波路の他端に接続された第１のスラブ導波路と、
一端が前記のスラブ導波路の他端に接続された複数本の導波路を有するアレイ導波路群と、
一端が前記アレイ導波路群の他端に接続された第２のスラブ導波路と、
一端が前記第２のスラブ導波路の他端に接続され、他端に出力部を有する少なくとも１本の出力導波路とを備え、
前記アレイ導波路群の各導波路は、一端が前記第１のスラブ導波路に接続され、導波路の延伸方向が１８０度以上変化する第１の曲部と、一端が前記第１の曲部の他端に接続され、他端が前記第２のスラブ導波路に接続され、前記第１の曲部とは逆方向に導波路の延伸方向が１８０度以上変化する第２の曲部とを有する、Ｓ字状の導波路からなることを特徴とする光合分波器。
【請求項２】
前記光合分波器は、長方形の平板状のチップに形成され、前記入力導波路の入力部と前記出力導波路の出力部とは前記チップの対向するチップ辺にそれぞれ設けられ、
前記入力導波路と前記第１のスラブ導波路との接続点は、前記入力部が設けられた前記チップ辺から前記アレイ導波路群に達するまでの距離よりも、前記入力部が設けられた前記チップ辺から前記第１のスラブ導波路に達するまでの距離が大きくなるように配置され、
前記第２のスラブ導波路と前記出力導波路との接続点は、前記出力部が設けられた前記チップ辺から前記アレイ導波路群に達するまでの距離よりも、前記出力部が設けられた前記チップ辺から前記第２のスラブ導波路に達するまでの距離が大きくなるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光合分波器。
【請求項３】
前記入力導波路の入力部と前記出力導波路の出力部とは前記光合分波器の対向する端部にそれぞれ設けられ、
一端が前記第１のスラブ導波路の他端に接続され、他端に入力部を有する調心用入力導波路をさらに備え、
前記調心用入力導波路の入力部は、前記入力導波路の入力部および前記出力導波路の出力部と同じ平面内であって、前記対向する端部とは異なる前記光合分波器の端部に設けられ、
前記出力導波路のうち２本の他端には出力部がなく、かつ互いに接続されていることにより、ループ状になっていることを特徴とする請求項１に記載の光合分波器。
【請求項４】
前記光合分波器は、長方形の平板状のチップに形成され、前記入力導波路の入力部および前記出力導波路の出力部のうち少なくとも一本以上の導波路がチップ辺に対して垂直より８度以上の傾きをなすことを特徴とする請求項１に記載の光合分波器。
【請求項５】
前記光合分波器は、長方形の平板状のチップに形成され、前記入力導波路の入力部および前記出力導波路の出力部のうち少なくとも一本以上の導波路がチップ辺に対して垂直より８度以上の傾きをなすことを特徴とする請求項２に記載の光合分波器。
【請求項６】
前記光合分波器は、長方形の平板状のチップに形成され、前記入力導波路の入力部および前記出力導波路の出力部および前記調心用入力導波路のうち少なくとも一本以上の導波路がチップ辺に対して垂直より８度以上の傾きをなすことを特徴とする請求項３に記載の光合分波器。
【国際調査報告】
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