(57)【要約】【課題】  光路設定に自由度があり、クロストークが小さく、小型の光機能回路を提供する。【解決手段】  基板上に形成されたクラッド層と、該クラッド層に埋設されたコア部とからなる導波路により構成される光導波路デバイスにおいて、コア部は、導波路より屈折率の低い複数の散乱点により画定されるピクセル形状部１０１を含み、ピクセル形状部１０１に画定されたポートと、基板１００のポートとを光学的に結合する導波型受動素子１０２，１０３を備えた。【選択図】  図５
2006058499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたクラッド層と、該クラッド層に埋設されたコア部とからなる導波路により構成される光導波路デバイスにおいて、
前記コア部は、前記導波路より屈折率の低い複数の散乱点により画定されるピクセル形状部を含み、
該ピクセル形状部に画定されたポートと、前記基板のポートとを光学的に結合する導波型受動素子を備えたことを特徴とする光導波路デバイス。
【請求項２】
前記導波型受動素子は、前記基板のポートにおける光のビーム径を拡大して、前記ピクセル形状部のポートにおける光のビーム径とするミラーからなることを特徴とする請求項１に記載の光導波路デバイス。
【請求項３】
前記導波型受動素子は、前記基板のポートにおける光のビーム径を拡大して、前記ピクセル形状部のポートにおける光のビーム径とする導波路レンズからなることを特徴とする請求項１に記載の光導波路デバイス。
【請求項４】
前記導波型受動素子は、前記導波路より屈折率の低い複数の散乱点により画定されるピクセル形状部であって、前記基板のポートにおける光のビーム径を拡大して、前記ピクセル形状部のポートにおける光のビーム径とすることを特徴とする請求項１に記載の光導波路デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路デバイスに関し、より詳細には、２次元的な屈折率分布に応じた多重散乱によりホログラフィックに波動を伝達させるホログラフィック波動伝達媒体を適用した光導波路デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信分野においては、光の分岐、干渉を容易に実現できる光回路として、光導波路構造を利用した集積光部品が開発されてきた。光の波動としての性質を利用した集積光部品は、光導波路長の調整により光干渉計の作製を容易にしたり、半導体分野における回路加工技術を適用することにより、光部品の集積化が容易になる。
【０００３】
このような光導波路構造は、光導波路中を伝搬する光を屈折率の空間的分布を利用して空間的な光閉じ込めを実現する「光閉じ込め構造」である。光回路を構成するためには、光配線などを用いて、各構成要素を縦列的に接続することとなる。このため、光導波路回路の光路長は、光回路内で干渉現象などを生じさせるために求められる光路長よりも長くならざるを得ず、その結果、光回路そのものが極めて大型になってしまうという問題があった。
【０００４】
たとえば、典型的なアレイ導波路格子を例にとると、入力ポートから入力された複数の波長（λj）の光は、スラブ導波路を有するスターカプラにより分波・合波を繰り返し、分波された光が出力ポートから出力されるが、波長の千分の１程度の分解能で光を分波するために要する光路長は、導波路を伝搬する光の波長の数万倍となる。また、光回路の導波路パターンニングをはじめとして、偏光状態に依存する回路特性を補正するための波長板などを設けるための加工も施す必要がある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
また、光回路の小型化のためには、光を導波路中に強く閉じ込める必要がある。従って、光導波路は、極めて大きな屈折率差を有する必要がある。例えば、従来のステップインデクッス型の光導波路では、比屈折率差が０．１％よりも大きな値となるように、屈折率の空間的分布を有するように光導波路を設計する。このような大きな屈折率差を利用して光閉じ込めを行うと、回路構成の自由度が制限されてしまう。特に、光導波路中での屈折率差を、局所的な紫外線照射、熱光学効果または電気光学効果などにより実現しようとしても、得られる屈折率の変化量は高々０．１％程度である。光の伝搬方向を変化させる場合には、光導波路の光路にそって徐々に向きを変化させざるを得ず、光回路長は必然的に極めて長いものとなり、その結果として光回路の小型化が困難になる。
【０００６】
【非特許文献１】Y. Hibino, “Passive optical devices for photonic networks”, IEIC Trans. Commun., Vol.E83-B No.10, (2000).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、従来の光導波路回路、ホログラフィック回路を用いた光回路よりも小型で、緩やかな屈折率分布、すなわち小さな屈折率差でも充分に高効率の光信号制御を可能とする波動伝達媒体を用いることにより、高効率で小型の光回路を実現する。しかしながら、波動伝達媒体は、仮想的なメッシュにより画定される仮想的なピクセルの各々が有する屈折率により、光信号を多重散乱させながら、入力ポートから出力ポートに伝播させる。このようにして、干渉の効果を用いて伝播させるので、光路に大きな角度を持たせることができず、クロストークも大きいという問題があった。
【０００８】
また、波動伝達媒体における入力ポート付近と出力ポート付近のメッシュ状のピクセルは、一種のレンズとして機能することから、回路長が長くなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ホログラフィック波動伝達媒体を適用し、光路設定に自由度があり、クロストークが小さく、小型の光機能回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、基板上に形成されたクラッド層と、該クラッド層に埋設されたコア部とからなる導波路により構成される光導波路デバイスにおいて、前記コア部は、前記導波路より屈折率の低い複数の散乱点により画定されるピクセル形状部を含み、該ピクセル形状部に画定されたポートと、前記基板のポートとを光学的に結合する導波型受動素子を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の前記導波型受動素子は、前記基板のポートにおける光のビーム径を拡大して、前記ピクセル形状部のポートにおける光のビーム径とするミラーからなることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の前記導波型受動素子は、前記基板のポートにおける光のビーム径を拡大して、前記ピクセル形状部のポートにおける光のビーム径とする導波路レンズからなることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の前記導波型受動素子は、前記導波路より屈折率の低い複数の散乱点により画定されるピクセル形状部であって、前記基板のポートにおける光のビーム径を拡大して、前記ピクセル形状部のポートにおける光のビーム径とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、ホログラフィック波動伝達媒体と導波型受動素子とを組み合わせることにより、光路設定に自由度があり、クロストークが小さく、小型の光機能回路を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態の光導波路デバイスは、ホログラフィック波動伝達媒体により導波光の光路を制御する。ホログラフィック波動伝達媒体は、導波路より屈折率の低い複数の散乱点により画定され、２次元的な屈折率分布に応じた多重散乱によりホログラフィックに波動を伝達させる。
【００１６】
最初に、本願発明に用いる波動伝達媒体の基本的概念について説明する。ここでは、光回路へ適用することから、波動伝達媒体中を伝搬する「波動」は「光」である。なお、波動伝達媒体にかかる理論は、一般の波動方程式に基づいて、媒質の特性を指定するものであり、一般の波動においても原理的に成り立ち得るものである。波動伝達媒体は、コヒーレントな光のパターンを入力して所望の光のパターンを出力させるために、波動伝達媒体中を伝搬する順伝搬光と逆伝搬光の位相差が、波動伝達媒体中の何れの場所においても小さくなるように屈折率分布が決定される。屈折率分布に応じた局所的なレベルのホログラフィック制御を多重に繰り返すことにより、所望の光のパターンが出力される。
【００１７】
図１を参照して、本実施形態にかかる波動伝達媒体の基本構造を説明する。図１（ａ）に示したように、光回路基板１の中に、波動伝達媒体により構成される光回路の設計領域１−１が存在する。光回路の一方の端面は、入力光３-１が入射する入射面２-１である。入力光３−１は、波動伝達媒体で構成された空間的な屈折率分布を有する光回路中を多重散乱しながら伝搬し、他方の端面である出射面２-２から出力光３-２として出力される。図１（ａ）中の座標ｚは、光の伝搬方向の座標（ｚ＝０が入射面、ｚ＝ｚｅが出射面）であり、座標ｘは、光の伝搬方向に対する横方向の座標である。なお、本実施形態では、波動伝達媒体は、誘電体からなるものと仮定し、空間的な屈折率分布は、波動伝達媒体を構成している誘電体の局所的な屈折率を後述する理論に基づいて設定することにより実現される。
【００１８】
入力光３−１が形成している「場」（入力フィールド）は、光回路を構成する波動伝達媒体の屈折率の空間的分布に応じて変調され、出力光３−２の形成する「場」（出力フィールド）に変換される。換言すれば、本発明の波動伝達媒体は、その空間的な屈折率分布に応じて入力フィールドと出力フィールドとを相関づけるための（電磁）フィールド変換手段である。なお、これら入力フィールドおよび出力フィールドに対して、光回路中での伝搬方向（図中ｚ軸方向）に垂直な断面（図中ｘ軸に沿う断面）における光のフィールドを、その場所（ｘ，ｚ）における（順）伝搬像（伝搬フィールドあるいは伝搬光）と呼ぶ（図１（ｂ）参照）。
【００１９】
ここで、「フィールド」とは、一般に電磁場（電磁界）または電磁場のベクトルポテンシャル場を意味している。本実施形態における電磁場の制御は、光回路中に設けられた空間的な屈折率分布、すなわち誘電率の分布を変えることに相当する。誘電率はテンソルとして与えられるが、通常は偏光状態間の遷移はそれほど大きくないので、電磁場の１成分のみを対象としてスカラー波近似しても良い近似となる。そこで、本明細書では電磁場を複素スカラー波として扱う。なお、光の「状態」には、エネルギ状態（波長）と偏光状態とがあるため、「フィールド」を光の状態を表現するものとして用いる場合には、光の波長と偏光状態をも包含し得ることとなる。
【００２０】
また、通常、伝搬光の増幅や減衰を生じさせない光回路では、屈折率の空間的分布を決めると、焦点以外の入力光３−１の像（入力フィールド）は、出力光３−２の像（出力フィールド）に対して一意的に定まる。このような、出射面２−２側から入射面２-１側へと向かう光のフィールドを、逆伝搬像（逆伝搬フィールドあるいは逆伝搬光）と呼ぶ（図１（ｃ）参照）。このような逆伝搬像は、光回路中の場所ごとに定義することができる。すなわち、光回路中での任意の場所における光のフィールドを考えたとき、その場所を仮想的な「入力光」の出射点として考えれば、上記と同様に出力光３−２の像に対して、その場所での逆伝搬像を考えることができる。このように、光回路中の各場所ごとに逆伝搬像が定義できる。
【００２１】
特に、単一の光回路において、出射フィールドが入射フィールドの伝搬フィールドとなっている場合には、光回路の任意の点で、伝搬フィールドと逆伝搬フィールドとは一致する。なお、フィールドは、一般的に、対象とする空間全体の上の関数であるが、「入射フィールド」または「出射フィールド」という場合は、入射面あるいは出射面におけるフィールドの断面を意味している。また、「フィールド分布」という場合でも、ある特定の断面に関して議論を行う場合には、その断面についてのフィールドの断面を意味している。
【００２２】
屈折率分布の決定方法を説明するためには記号を用いるほうが見通しがよいので、各量を表すために以下のような記号を用いることとする。なお、対象とされる光（フィールド）は、単一状態の光には限定されないので、複数の状態の光が重畳された光を対象とされ得るべく、個々の状態の光にインデックスｊを充てて一般的に表記する。  
・ψj(x)：ｊ番目の入射フィールド（複素ベクトル値関数であり、入射面において設定する強度分布および位相の分布、ならびに、波長および偏波により規定される。）  
・φj(x)：ｊ番目の出射フィールド（複素ベクトル値関数であり、出射面において設定する強度分布および位相分布、ならびに、波長および偏波により規定される。）  
なお、ψj(x)およびφj(x)は、回路中で強度増幅、波長変換、偏波変換が行われない限り、光強度の総和は同じ（あるいは無視できる程度の損失）であり、それらの波長も偏波も同じである。
【００２３】
・｛ψj(x)、φj(x)｝：入出力ペア（入出力のフィールドの組み。）  
｛ψj(x)、φj(x)｝は、入射面および出射面における、強度分布および位相分布ならびに波長および偏波により規定される。
【００２４】
・{nｑ}：屈折率分布（光回路設計領域全体の値の組。）  
与えられた入射フィールドおよび出射フィールドに対して屈折率分布を１つ与えたときに光のフィールドが決まるので、ｑ番目の繰り返し演算で与えられる屈折率分布全体に対するフィールドを考える必要がある。そこで、(x,z)を不定変数として、屈折率分布全体をnｑ(x,z)と表しても良いが、場所(x,z)における屈折率の値nｑ(x,z)と区別するために、屈折率分布全体に対しては{nｑ}と表す。
【００２５】
・ｎcore：光導波路におけるコア部分のような、周囲の屈折率に対して高い屈折率の値を示す記号。  
・ｎclad：光導波路におけるクラッド部分のような、ｎcoreに対して低い屈折率の値を示す記号。  
・ψj(z,x,{nｑ})：ｊ番目の入射フィールドψj(x)を屈折率分布{nｑ}中をｚまで伝搬させたときの、場所(x,z)におけるフィールドの値。  
・φj(z,x,{nｑ})：ｊ番目の出射フィールドφj(x)を屈折率分布{nｑ}中をｚまで逆伝搬させたときの、場所(x,z)におけるフィールドの値。
【００２６】
本実施形態において、屈折率分布は、すべてのｊについてψj(ze,x,{nｑ})＝φj(x)、またはそれに近い状態となるように{nｑ}が与えられる。
【００２７】
「入力ポート」および「出力ポート」とは、入射端面および出射端面におけるフィールドの集中した「領域」であり、例えば、その部分に光ファイバを接続することにより、光強度をファイバに伝搬できるような領域である。ここで、フィールドの強度分布および位相分布は、ｊ番目のものとｋ番目のものとで異なるように設計可能であるので、入射端面および出射端面に複数のポートを設けることができる。さらに、入射フィールドと出射フィールドの組を考えた場合、その間の伝搬により発生する位相が、光の周波数によって異なるので、周波数が異なる光（すなわち波長の異なる光）については、位相を含めたフィールド形状が同じであるか直交しているかの如何にかかわらず、異なるポートとして設定することができる。
【００２８】
ここで、電磁界は、実数ベクトル値の場で、かつ波長と偏光状態をパラメータとして有するが、その成分の値を一般な数学的取扱いが容易な複素数で表示し、電磁波の解を表記する。また、以下の計算においては、フィールド全体の強度は１に規格化されているものとする。図１（ｂ）および図１（ｃ）に示したように、ｊ番目の入射フィールドψj(x)および出力フィールドφj(x)に対し、伝搬フィールドと逆伝搬フィールドとをそれぞれの場所の複素ベクトル値関数として、ψj(z,x,{n})およびφj(z,x,{n})と表記する。これらの関数の値は、屈折率分布{ｎ}により変化するため、屈折率分布{ｎ}がパラメータとなる。記号の定義により、ψj(x)＝ψj(0,x,{n})、および、φj(x)＝φj(ze,x,{n})となる。これらの関数の値は、入射フィールドψj(x)、出射フィールドφj(x)、および屈折率分布{ｎ}が与えられれば、ビーム伝搬法などの公知の手法により容易に計算することができる。
【００２９】
以下に、空間的な屈折率分布を決定するための一般的なアルゴリズムを説明する。図２に、波動伝達媒体の空間的な屈折率分布を決定するための計算手順を示す。この計算は、繰り返し実行されるので、繰り返し回数をｑで表し、（ｑ−１）番目まで計算が実行されているときのｑ番目の計算の様子が図示されている。（ｑ−１）番目の計算によって得られた屈折率分布{ｎｑ-1}をもとに、各ｊ番目の入射フィールドψj(x)および出射フィールドφj(x)について、伝搬フィールドと逆伝搬フィールドとを数値計算により求め、その結果を各々、ψj(z,x,{nｑ-1})およびφj(z,x,{nｑ-1})と表記する（ステップＳ２２０）。
【００３０】
これらの結果をもとに、各場所（ｚ，ｘ）における屈折率ｎｑ（ｚ，ｘ）を、次式により求める（ステップＳ２４０）。  
nｑ(z,x)＝nｑ-1(z,x)−αΣjIm[φj(z,x,{nｑ-1})*・ψj(z,x,{nｑ-1})]  ・・・（１）  
ここで、右辺第２項中の記号「・」は、内積演算を意味し、Im[]は、［］内のフィールド内積演算結果の虚数成分を意味する。なお、記号「＊」は複素共役である。係数αは、ｎｑ(z,x)の数分の１以下の値をさらにフィールドの組の数で割った値であり、正の小さな値である。Σjは、インデックスｊについて和をとるという意味である。
【００３１】
ステップＳ２２０とＳ２４０とを繰り返し、伝搬フィールドの出射面における値ψj(ze,x,{n})と出射フィールドφj(x)との差の絶対値が、所望の誤差ｄｊよりも小さくなると（ステップＳ２３０：ＹＥＳ）計算が終了する。
【００３２】
以上の計算では、屈折率分布の初期値{ｎ０}は適当に設定すればよいが、この初期値{ｎ０}が予想される屈折率分布に近ければ、それだけ計算の収束は早くなる（ステップＳ２００）。また、各ｊについてφj(z,x,{nｑ-1})およびψj(z,x,{nｑ-1})を計算するにあたっては、パラレルに計算が可能な計算機の場合は、ｊごと（すなわち、φj(z,x,{nｑ-1})およびψj(z,x,{nｑ-1})ごと）に計算すればよいので、クラスタシステム等を利用して計算の効率化を図ることができる（ステップＳ２２０）。また、比較的少ないメモリで計算機が構成されている場合は、式（１）のインデックスｊについての和の部分で、各ｑで適当なｊを選び、その分のφj(z,x,{nｑ-1})およびψj(z,x,{nｑ-1})のみを計算して、以降の計算を繰り返すことも可能である（ステップＳ２２０）。
【００３３】
以上の演算において、φj(z,x,{nｑ-1})の値とψj(z,x,{nｑ-1})の値とが近い場合には、式（１）中のIm[φj(z,x,{nｑ-1})*・ψj(z,x,{nｑ-1})]は位相差に対応する値となり、この値を減少させることで所望の出力を得ることが可能である。
【００３４】
屈折率分布の決定は、波動伝達媒体に仮想的メッシュを定め、このメッシュによって画定される微小領域（ピクセル）の屈折率を、各ピクセルごとに決定することと言い換えることもできる。このような局所的な屈折率は、原理的には、その場所ごとに任意の（所望の）値とすることができる。最も単純な系は、低屈折率（ｎＬ）を有するピクセルと高屈折率（ｎＨ）を有するピクセルのみからなる系であり、これら２種のピクセルの空間的分布により全体的な屈折率分布が決定される。この場合、媒体中の低屈折率ピクセルが存在する場所を高屈折率ピクセルの空隙として観念したり、逆に、高屈折率ピクセルが存在する場所を低屈折率ピクセルの空隙として観念したりすることができる。すなわち、本発明の波動伝達媒体は、均一な屈折率を有する媒体中の所望の場所（ピクセル）を、これとは異なる屈折率のピクセルで置換したものと表現することができる。
【００３５】
上述した屈折率分布決定のための演算内容を要約すると次のようになる。波動をホログラフィックに伝達させ得る媒体（光の場合には誘電体）に、入力ポートと出力ポートとを設け、入力ポートから入射した伝搬光のフィールド分布１（順伝搬光）と、入力ポートから入射した光信号が出力ポートから出力される際に期待される出力フィールドを出力ポート側から逆伝搬させた位相共役光のフィールド分布２（逆伝搬光）と、を数値計算により求める。フィールド分布１およびフィールド分布２を、伝搬光と逆伝搬光の各点（x,z）における位相差をなくすように、媒体中での空間的な屈折率分布を求める。なお、このような屈折率分布を得るための方法として最急降下法を採用すれば、各点の屈折率を変数として最急降下法により得られる方向に屈折率を変化させることにより、屈折率を式（１）のように変化させることで、２つのフィールド間の差を減少させることができる。このような波動伝達媒体を、入力ポートから入射した光を所望の出力ポートに出射させる光部品に応用すれば、媒体内で生じる伝搬波同士の多重散乱による干渉現象により、実効的な光路長が長くなり、緩やかな屈折率変化（分布）でも充分に高い光信号制御性を有する光回路を構成することができる。
【００３６】
図３に、本発明の一実施形態にかかる光合分波回路を示す。上述したアルゴリズムにしたがって、約２００回の繰り返しにより、図３（ａ）に示した屈折率分布を有する１×２光合分波回路が得られる。ここで、図中の光回路設計領域１−１内の黒色部分は、コアに相当する高屈折率部（誘電体多重散乱部）１-１１であり、黒色部以外の部分はクラッドに相当する低屈折率部１-１２であり、導波路より屈折率の低い散乱点である。クラッドの屈折率は、石英ガラスの屈折率を想定し、コアの屈折率は、石英ガラスに対する比屈折率が１．５％だけ高い値を有する。光回路のサイズは縦３００μｍ、横１４０μｍである。屈折率分布を求める際の計算に用いられたメッシュは、３００×１４０である。
【００３７】
図３（ｂ）に、光合分波回路の透過スペクトルを示す。透過スペクトルから、波長による光合分波器が形成されていることがわかる。しかしながら、メッシュ状の波動伝達媒体は、干渉の効果を用いて伝播させるので、光路に大きな角度を持たせることができず、クロストークも大きい。そこで、入力ポートから入力された光信号を、波長に応じて３つの出力ポートに分波する光合分波回路を例として詳しく説明する。
【００３８】
図４に、本発明の一実施形態にかかる３波長光合分波回路の波動伝達媒体の構成を示す。図３に示した光合分波回路と同様に計算を行うと、光回路のサイズは縦１２００μｍ、横５２０μｍとなり、計算に用いられたメッシュは１２００×５２０となる。光合分波回路において入力ポート３-１付近の波動伝達媒体は、入力ポート３-１に入力された光信号を合分波機能部に伝達する入力側レンズとして機能する。また、出力ポート３-２付近の波動伝達媒体は、合分波機能部において波長ごとに分波された光信号を、各々の出力ポート３-２に結合させるための出力側レンズとして機能する。
【００３９】
図５に、実施例１にかかる３波長光合分波回路の構成を示す。３波長光合分波回路は、基板１００上に、３波長の合分波を行う波動伝達媒体１０１と、基板１００の入力ポートと波動伝達媒体１０１の入力ポートとを光学的に結合するミラー１０２と、波動伝達媒体１０１の出力ポートと基板１００の出力ポートａ，ｂ，ｃとを光学的に結合するミラー１０３とを備えている。
【００４０】
ミラー１０２は、図４に示した波動伝達媒体の入力側レンズに相当し、基板１００の入力ポートに入力された光信号（波長帯λ１、λ２、λ３）を、波動伝達媒体１０１の入力ポートの端面に垂直に入射させる。ミラー１０３は、図４に示した波動伝達媒体の出力側レンズに相当し、波動伝達媒体１０１の出力ポートの各々から出射された各波長帯の光信号を、基板１００の各々の出力ポートに出射させる。波動伝達媒体１０１は、図４に示した波動伝達媒体の合分波機能部と同等の機能のみを有すればよく、光回路のサイズは縦３００μｍ、横３００μｍとなる。波動伝達媒体の回路長が短くなることにより、クロストークを低減することができる。
【００４１】
波動伝達媒体は、干渉を利用しているが、入出力ポート近傍の光のビーム径が小さい領域では、光の進行方向に対して斜めに入射する成分の割合が大きい。干渉の効果は、入射する光の角度により異なるため、斜めに入射する成分の割合が高いことは、クロストークを劣化させる一因となる。図５に示したように、ミラーを用いて光のビーム径を広げた後、波動伝達媒体に入力すれば、斜めに入射する成分の割合が減少するために、クロストークが改善される。
【００４２】
図６に、実施例２にかかる３波長光合分波回路の構成を示す。実施例１と同様の３波長光合分波回路であるが、さらに複数の導波路型受動素子を基板上に形成し、それぞれ異なるレンズ機能により、基板２００の入出力ポートと波動伝達媒体２０１の入出力ポートとを光学的に結合している。３波長光合分波回路は、基板２００上に、３波長の合分波を行う波動伝達媒体２０１と、基板２００の入力ポートと波動伝達媒体２０１の入力ポートとを光学的に結合するミラー２０２と、波動伝達媒体２０１の出力ポートと基板２００の出力ポートａとを、波動伝達媒体２０５を介して結合するミラー２０３と、波動伝達媒体２０１の出力ポートと基板２００の出力ポートｂとを結合する波動伝達媒体２０６と、波動伝達媒体２０１の出力ポートと基板２００の出力ポートｃとを、波動伝達媒体２０７と導波路レンズ２０８とを介して結合するミラー２０４とを備えている。
【００４３】
ミラー２０２は、図４に示した波動伝達媒体の入力側レンズに相当し、基板２００の入力ポートに入力された光信号（波長帯λ１、λ２、λ３）を、波動伝達媒体２０１の入力ポートの端面に垂直に入射させる。波動伝達媒体２０１は、図４に示した波動伝達媒体の合分波機能部と同等の機能を有する。波長帯λ１の光信号は、ミラー２０３により反射され、波動伝達媒体２０５に入力される。波動伝達媒体２０５は、波長帯λ１の光信号の余分なクロストークを除去するとともに、基板２００の出力ポートａに集光する。
【００４４】
波長帯λ２の光信号は、波動伝達媒体２０６により余分なクロストークが除去されて、基板２００の出力ポートｂに出射される。波長帯λ３の光信号は、ミラー２０４により反射され、波動伝達媒体２０７に入力される。波動伝達媒体２０７は、波長帯λ３以外の光信号を散乱させることができ、クロストークの改善に効果がある。波動伝達媒体２０７から出射された光信号は、導波路レンズ２０８により基板２００の出力ポートｃに集光される。
【００４５】
波動伝達媒体において、散乱光は、光の伝搬方向にほぼ近い角度に生じる。このため、散乱光がそのまま伝達していくと、波動伝達媒体で再び散乱されて、クロストークによる劣化が生じることがある。ミラー２０３，２０４は、波動伝達媒体２０１から出射された散乱光が、基板２００の出力ポートに出射することを防ぐことができるので、クロストークを改善することができる。
【００４６】
図７に、実施例３にかかる３波長光合分波回路の構成を示す。実施例１と同様の３波長光合分波回路であるが、ミラーの代わりに、マイクロレンズ３０２〜３０５と波動伝達媒体３０１とを直接接合した構成である。マイクロレンズを用いて光のビーム径を広げることにより、実施例１，２と同様に回路特性を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】波動伝達媒体の基本構造を説明するための図である。
【図２】波動伝達媒体の空間的な屈折率分布を決定するための計算手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態にかかる光合分波回路を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる３波長光合分波回路の波動伝達媒体を示す図である。
【図５】実施例１にかかる３波長光合分波回路の構成を示す図である。
【図６】実施例２にかかる３波長光合分波回路の構成を示す図である。
【図７】実施例３にかかる３波長光合分波回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１-１    光回路設計領域
１-２    基板
１-１１    高屈折率部
１-１２    低屈折率部
２-１    入射面
２-２，２-３    出射面
【図１】
2006058499.tif 000003
【図２】
2006058499.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006058499.tif 000008
【図７】
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