(57)【要約】【課題】コモンポートのアライメントを容易に実行することができ、製造コストを低減することができる光合分波器を得る。【解決手段】互いに異なる波長を有する複数の光信号を波長多重化された光信号に合波するとともに、波長多重化された光信号を波長毎の光信号に分波する光合分波器１Ａであって、波長多重化された光信号が入出射するコモンポート１１と、波長毎の光信号が入出射する複数のチャネルポート１２〜１５と、コモンポート１１または複数のチャネルポート１２〜１５から入射された光信号を多重反射させる多重反射部２０Ａとを備え、多重反射部２０Ａは、合波または分波の対象外の波長を有する光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポート１１から所定の設計角度で入射された場合に、対象外の波長を有する光信号を反射させてコモンポート１１から出射させる切り欠き３１１を有する。【選択図】図１
2011128539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる波長を有する複数の光信号を波長多重化された光信号に合波するとともに、前記波長多重化された光信号を波長毎の光信号に分波する光合分波器であって、
前記波長多重化された光信号が入出射するコモンポートと、
前記波長毎の光信号が入出射する複数のチャネルポートと、
前記コモンポートまたは前記複数のチャネルポートから入射された光信号を多重反射させる多重反射部と、を備え、
前記多重反射部は、前記合波または前記分波の対象外の波長を有する光信号を含む前記波長多重化された光信号が、前記コモンポートから所定の設計角度で入射された場合に、前記対象外の波長を有する光信号を反射させて前記コモンポートから出射させる反射機構を有する
ことを特徴とする光合分波器。
【請求項２】
前記多重反射部は、
所望の波長帯域の光信号のみを透過させ、それ以外の波長を有する光信号を反射させる複数の波長選択素子と、
入射された光信号を反射させる反射素子と、
前記複数の波長選択素子と前記反射素子とを互いに対向するように固定するプリズムブロックと、を有し、
前記反射機構は、前記プリズムブロックの一辺に形成され、前記対象外の波長を有する光信号を垂直反射させる角度を有する切り欠きである
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】
前記多重反射部は、
所望の波長帯域の光信号のみを透過させ、それ以外の波長を有する光信号を反射させる複数の波長選択素子と、
入射された光信号を反射させる反射素子と、
前記複数の波長選択素子と前記反射素子とを互いに対向するように固定するプリズムブロックと、を有し、
前記反射機構は、前記プリズムブロックの一辺に固定され、前記対象外の波長を有する光信号を垂直反射させる角度の傾斜面を有するブロックである
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】
前記プリズムブロックの、前記反射素子で光信号が反射される箇所に、前記プリズムブロックで拡散した光信号のビームを集光する曲面状の集光部を設けたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光合分波器。
【請求項５】
前記多重反射部は、
所望の波長帯域の光信号のみを透過させ、それ以外の波長を有する光信号を反射させる複数の波長選択素子と、
入射された光信号を反射させる反射素子と、
前記複数の波長選択素子と前記反射素子とを互いに対向するように固定するとともに、光信号を特定の方向に導波させる光導波路が形成された基板と、を有し、
前記反射機構は、前記基板に形成され、前記対象外の波長を有する光信号を垂直反射させる
ことを特徴とする請求項１に記載の光合分波器。
【請求項６】
前記多重反射部は、光信号を特定の方向に導波させる光導波路と、光信号を波長によって異なる位置に集光する回折格子とが形成された基板を有し、
前記反射機構は、前記基板に形成され、前記対象外の波長を有する光信号を垂直反射させる
ことを特徴とする請求項１に記載の光合分波器。
【請求項７】
前記多重反射部は、
所望の波長帯域の光信号のみを透過させ、それ以外の波長を有する光信号を反射させる複数の波長選択素子と、
前記複数の波長選択素子と対向して設けられ、入射された光信号を反射させる反射素子と、を有し、
前記反射機構は、前記対象外の波長を有する光信号を垂直反射させる角度の傾斜面を有するブロックである
ことを特徴とする請求項１に記載の光合分波器。
【請求項８】
前記コモンポートと前記チャネルポートおよび前記多重反射部を固定するパッケージとに、それぞれゴニオ機構を設けることを特徴とする請求項１から請求項７までの何れか１項に記載の光合分波器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光通信に用いられ、互いに異なる波長を有する複数の光信号を合波または分波する光合分波器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信の分野において、光伝送システムの高速・大容量化が進み、その中核技術として、１本の光ファイバで光多重伝送する波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式が普及している。ＷＤＭ方式の光伝送システムには、互いに異なる波長を有する複数の光信号を、波長多重化された光信号に合波して１つの光伝送路に出射するとともに、互いに異なる波長を有する複数の光信号が波長多重化されて１つの光伝送路から入射した光信号を、波長毎の光信号に分波する光合分波器が用いられる。ここで、ＷＤＭ方式の光伝送システムを適用した大容量ネットワークを低コストに構築するために、光合分波器の低コスト化が要求されている。
【０００３】
従来の光合分波器では、全ての入出力ポート（コモンポート、チャネルポート）が、複数の波長選択素子がアレイ状に配置された第１の仮想平面と、複数の光反射集光素子（反射素子）がアレイ状に配置された第２の仮想平面とに直交するように配置されている（例えば、特許文献１参照）。
これにより、入出力ポートを第１および第２の仮想平面に対して斜めに配置する場合と比較して、入出力ポートを光合分波器に対して簡単にアライメントすることができ、光合分波器の製造コストを低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
従来の光合分波器では、波長多重化された光信号が入出射するコモンポートからの入射光が、設計光路からずれることによって生じる損失を低減するために、全ての入出力ポートを第１および第２の仮想平面に対して高精度に直交するように配置する必要がある。例えば、第１の仮想平面と第２の仮想平面との距離が５ｍｍであるとすると、コモンポートが０．１°ずれた場合に、６回多重反射した光信号は、設計位置から約６０μｍずれることとなる。そのため、この例では、光路のずれに起因する損失を低減するためには、０．１°以下の高精度なアライメントが必要となり、十分に製造コストを低減することができないという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、コモンポートのアライメントを容易に実行することができ、製造コストを低減することができる光合分波器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る光合分波器は、互いに異なる波長を有する複数の光信号を波長多重化された光信号に合波するとともに、波長多重化された光信号を波長毎の光信号に分波する光合分波器であって、波長多重化された光信号が入出射するコモンポートと、波長毎の光信号が入出射する複数のチャネルポートと、コモンポートまたは複数のチャネルポートから入射された光信号を多重反射させる多重反射部と、を備え、多重反射部は、合波または分波の対象外の波長を有する光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポートから所定の設計角度で入射された場合に、対象外の波長を有する光信号を反射させてコモンポートから出射させる反射機構を有するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る光合分波器によれば、多重反射部は、合波または分波の対象外の波長を有する光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポートから所定の設計角度で入射された場合に、対象外の波長を有する光信号を反射させてコモンポートから出射させる反射機構を有している。これにより、コモンポートから出射された光信号のパワーが最大値となるようにコモンポートの角度を調節することで、コモンポートを設計通りの角度に設定することができる。
そのため、コモンポートのアライメントを容易に実行することができ、製造コストを低減することができる光合分波器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る光合分波器を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る光合分波器のコモンポートにおける入射光と出射光との結合効率と、入射光の入射角度の設計角度からのずれとの関係を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る光合分波器のコモンポートにおける入射光の入射角度の設計角度からのずれと、光パワー分布および位相分布との関係を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る光合分波器を示す別の構成図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る光合分波器を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る光合分波器のコモンポートにおける入射光と出射光との結合効率と、入射光の入射角度の設計角度からのずれとの関係を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る光合分波器を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係る光合分波器を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態５に係る光合分波器を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態６に係る光合分波器を示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態７に係る光合分波器を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の光合分波器の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る光合分波器１Ａを示す構成図である。
図１において、光合分波器１Ａは、波長多重化された光信号が入出射する入出力ポート１１（以下、「コモンポート１１」と称する）と、単一波長の光信号が入出射する入出力ポート１２〜１５（以下、「チャネルポート１２〜１５」と称する）と、コモンポート１１またはチャネルポート１２〜１５からの光信号を多重反射させる多重反射部２０Ａとを備えている。
【００１２】
コモンポート１１は、光ファイバ１１１およびレンズ１１２で構成されている。また、チャネルポート１２〜１５は、それぞれ光ファイバ１２１〜１５１およびレンズ１２２〜１５２で構成されている。また、コモンポート１１とチャネルポート１２〜１５とは、多重反射部２０Ａを挟むように配置されている。
【００１３】
多重反射部２０Ａは、所望の波長帯域の光信号のみを透過させ、それ以外の波長を有する光信号を反射させる複数の波長選択素子２１〜２４と、入射された光信号を高効率に反射させる反射素子２５と、波長選択素子２１〜２４と反射素子２５とを互いに対向するように固定するプリズムブロック３１とを有している。具体的には、波長選択素子２１〜２４は、それぞれ波長λ１〜λ４の光信号のみを透過させる。
【００１４】
ここで、プリズムブロック３１のコモンポート１１側の一辺には、光信号の光路と直交する角度を有する切り欠き３１１が形成されている。切り欠き３１１は、合波または分波の対象外の波長を有する光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポート１１から所定の設計角度で入射された場合に、この対象外の波長を有する光信号を垂直反射させてコモンポート１１から出射させる。
【００１５】
続いて、図１を参照しながら、この発明の実施の形態１に係る光合分波器１Ａの分波動作について説明する。なお、図１には、光合分波器１Ａを光分波器として用いる場合において、多重反射部２０Ａの内部を伝播される光信号の光路を概念的に示している。
まず、互いに異なる５つの波長λ１〜λ５を有する複数の光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポート１１からプリズムブロック３１に入射される。
【００１６】
プリズムブロック３１に入射された光信号は、波長選択素子２１で波長λ１の光信号が透過され、残りの波長λ２〜λ５の光信号を含む波長多重化された光信号が反射される。
続いて、波長λ２〜λ５の光信号を含む波長多重化された光信号は、反射素子２５で波長選択素子２２に向かって反射され、波長選択素子２２で波長λ２の光信号が透過され、残りの波長λ３〜λ５の光信号を含む波長多重化された光信号が反射される。
以上の動作を繰り返すことにより、コモンポート１１から入射された波長多重化された光信号のうち、波長λ１〜λ４の光信号は、それぞれチャネルポート１２〜１５から出射される。
【００１７】
このとき、波長λ５の光信号は、プリズムブロック３１に形成された切り欠き３１１で垂直反射され、再び波長選択素子２１〜２４および反射素子２５の間を多重反射されて、コモンポート１１に戻される。
ここで、波長λ１〜λ５を有する複数の光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポート１１からプリズムブロック３１に設計通りの角度で入射されると、波長λ５の光信号は、切り欠き３１１で垂直反射され、入射時と同一の光路をたどってコモンポート１１から出射される。
【００１８】
一方、波長λ１〜λ５を有する複数の光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポート１１からプリズムブロック３１に設計とは異なる角度で入射されると、波長λ５の光信号は、切り欠き３１１で垂直反射されず、入射時とは異なる光路をたどってコモンポート１１から出射される。なお、出射光路が入射光路からずれた場合には、コモンポート１１から出射される光信号のパワーが減少する。
【００１９】
そのため、コモンポート１１から出射される光信号のパワーを観測し、この光信号のパワーが最大値となるように、コモンポート１１とプリズムブロック３１との角度を調節することにより、コモンポート１１とプリズムブロック３１とを設計通りの角度に設定することができる。
【００２０】
次に、光合分波器１Ａにおいて、切り欠き３１１で垂直反射された光信号を観測しながら、コモンポート１１とプリズムブロック３１との角度を調節する方法について詳細に説明する。光合分波器１Ａのコモンポート１１における入射光と切り欠き３１１で垂直反射されてコモンポート１１に戻される出射光との結合効率と、入射光の入射角度の設計角度からのずれとの関係を図２に示す。
【００２１】
図２は、屈折率１．４４８の合成石英（ＥＳグレード）で構成された長さ５ｍｍのプリズムブロック３１に、プリズムブロック３１の入射位置で半径０．３ｍｍのビームウェストとなる波長１．３μｍのガウシアンビームが入射された場合の結合効率を示している。なお、切り欠き３１１の角度は３°である。
【００２２】
図２より、入射光が設計通りの角度で入射された場合には、入射光と出射光との結合効率が−０．０７ｄＢとなる。これに対して、入射光が設計角度から０．１°ずれて入射された場合には、入射光と出射光との結合効率が−１４．９ｄＢとなり、入射光が設計角度から０．２°ずれて入射された場合には、入射光と出射光との結合効率が−５９．３ｄＢとなる。すなわち、角度ずれの増加に伴って、コモンポート１１への結合効率が急激に低下する。
【００２３】
そのため、コモンポート１１に結合した出射光を観測し、入射光と出射光との結合効率が最大値となるように、コモンポート１１とプリズムブロック３１との角度を調節することにより、コモンポート１１の角度を設計通りの角度にアライメントすることができる。
【００２４】
ここで、入射光の入射角度が設計角度からずれるに従って、入射光と出射光との結合効率が低下する原理について説明する。
まず、異なる２つのビームの結合効率｜Ｃ｜２は、次式（１）で表される。
【００２５】
【数１】
2011128539.tif 000003
【００２６】
式（１）において、Ｅ１（ｘ，ｙ）、Ｅ２（ｘ，ｙ）はそれぞれのビームの電界分布を示し、φ１（ｘ，ｙ）、φ２（ｘ，ｙ）はそれぞれのビームの位相分布を示している。
式（１）より、電界分布が一致するとともに電界強度が大きな領域において、位相分布が一致する場合に、結合効率が高くなることが分かる。
【００２７】
また、光合分波器１Ａのコモンポート１１における入射光の入射角度の設計角度からのずれと、光パワー分布（電界分布の２乗）および位相分布との関係を図３に示す。
図３は、入射光、および入射光の入射角度の設計角度からのずれが０．０°、０．１°、０．２°である場合の出射光の光パワー分布および位相分布を示している。
図３より、角度ずれの増加に伴って、光パワー分布および位相分布が変化し、コモンポート１１への結合効率が低下することが分かる。ビームが傾くことによって位相分布が変化するのは、上記式（１）の計算を行う断面と、ビームの光軸とが直交しなくなることに起因している。
【００２８】
以上のように、実施の形態１によれば、多重反射部は、合波または分波の対象外の波長を有する光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポートから所定の設計角度で入射された場合に、対象外の波長を有する光信号を反射させてコモンポートから出射させる反射機構を有している。また、反射機構は、プリズムブロックの一辺に形成され、対象外の波長を有する光信号を垂直反射させる角度を有する切り欠きである。これにより、コモンポートから出射された光信号のパワーが最大値となるようにコモンポートの角度を調節することで、コモンポートを設計通りの角度に設定することができる。
そのため、コモンポートのアライメントを容易に実行することができ、製造コストを低減することができる光合分波器を得ることができる。
【００２９】
なお、上記実施の形態１では、チャネルポート１２〜１５および波長選択素子２１〜２４がそれぞれ４つずつ配置される場合について説明したが、これに限定されず、チャネルポートおよび波長選択素子は、２つや３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。
また、上記実施の形態１では、プリズムブロック３１が合成石英（ＥＳグレード）である場合について説明したが、これに限定されず、プリズムブロックは、他の合成石英や人工水晶、Ｓｉ、ＧａＡｓまたはＩｎＰ等の半導体であってもよい。
また、上記実施の形態１では、反射率を向上させるために、切り欠き３１１に反射素子２５が設けられているが、これに限定されず、バンドカットフィルタ、ローパスフィルタまたはハイパスフィルタ等の波長選択素子が設けられてもよい。
これらの場合も、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
また、上記実施の形態１において、光合分波器１Ａの各数値やプリズムブロック３１および切り欠き３１１の形状は、上述したものに限定されるものではない。
また、上記実施の形態１において、波長選択素子２１〜２４は、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタまたはハイパスフィルタ等の誘電体多層膜であってもよいし、エタロンフィルタ等であってもよい。
また、上記実施の形態１において、チャネルポート１２〜１５を構成する光ファイバ１２１〜１５１およびレンズ１２２〜１５２は、それぞれレーザーダイオード（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）およびレンズであってもよいし、それぞれフォトダイオード（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）およびレンズであってもよいし、またはＬＤのみあるいはＰＤのみであってもよい。
これらの場合も、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
また、上記実施の形態１において、図４に示すように、コモンポート１１とチャネルポート１２〜１５およびプリズムブロック３１を固定するパッケージ１００とに、それぞれゴニオ機構１０１、１０２を設けてもよい。
この場合には、コモンポート１１とプリズムブロック３１との角度を、所望の角度で容易に固定することができる。
このことは、以下の実施の形態においても同様に適用することができる。
【００３２】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２に係る光合分波器１Ｂを示す構成図である。
図５において、光合分波器１Ｂは、図１に示した多重反射部２０Ａに代えて、多重反射部２０Ｂを備えている。
【００３３】
多重反射部２０Ｂは、所望の波長帯域の光信号のみを透過させ、それ以外の波長を有する光信号を反射させる複数の波長選択素子２１〜２４と、入射された光信号を高効率に反射させる反射素子２５と、波長選択素子２１〜２４と反射素子２５とを互いに対向するように固定するプリズムブロック４１とを有している。
【００３４】
ここで、プリズムブロック４１のコモンポート１１側の一辺には、光信号の光路と直交する角度を有する切り欠き４１１が形成されている。また、プリズムブロック４１の、反射素子２５で光信号が反射される箇所には、プリズムブロック４１で拡散した光信号のビームを集光する曲面状の集光部４１２が設けられている。なお、その他の構成は、図１と同様なので、説明を省略する。
【００３５】
集光部４１２は、レンズ効果を有している。そのため、例えばビームウェスト径が小さくビームが拡散しやすいガウシアンビームが入射された場合であっても、ビームを集光してビーム径を一定の値に保ったまま、光信号を長距離にわたって伝播させることができる。
光合分波器１Ｂのコモンポート１１における入射光と切り欠き４１１で反射されてコモンポート１１に戻される出射光との結合効率と、入射光の入射角度の設計角度からのずれとの関係を図６に示す。
【００３６】
図６は、屈折率１．４４８の合成石英（ＥＳグレード）で構成された長さ５ｍｍのプリズムブロック４１に、プリズムブロック４１の入射位置で半径０．１ｍｍのビームウェストとなる波長１．３μｍのガウシアンビームが入射された場合の結合効率を示している。なお、切り欠き４１１の角度は３°である。
図６より、ビームウェスト径が０．３ｍｍである上記実施の形態１のものと比較して、ビームウェスト径が１／３であるにもかかわらず、上記実施の形態１のものと同等の結合効率が得られることが分かる。
【００３７】
以上のように、実施の形態２によれば、プリズムブロックの、反射素子で光信号が反射される箇所には、プリズムブロックで拡散した光信号のビームを集光する曲面状の集光部を設けられている。
そのため、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができるとともに、ビームウェスト径が小さく拡散しやすいビームが入射された場合であっても、光信号を長距離にわたって伝播させることができる。
【００３８】
なお、上記実施の形態２では、集光部４１２が３つ設けられる場合を示したが、集光部の数は、これに限定されるものではない。
また、上記実施の形態２において、入射されるガウシアンビームのビームウェスト径は０．１ｍｍに限定されず、これよりも大きくても小さくてもよい。
これらの場合も、上記実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３に係る光合分波器１Ｃを示す構成図である。
図７において、光合分波器１Ｃは、図１に示した多重反射部２０Ａに代えて、多重反射部２０Ｃを備えている。
【００４０】
多重反射部２０Ｃは、所望の波長帯域の光信号のみを透過させ、それ以外の波長を有する光信号を反射させる複数の波長選択素子２１〜２４と、入射された光信号を高効率に反射させる反射素子２５と、波長選択素子２１〜２４と反射素子２５とを互いに対向するように固定するプリズムブロック５１と、プリズムブロック５１の一辺に固定されたブロック５２とを有している。なお、その他の構成は、図１と同様なので、説明を省略する。
【００４１】
ブロック５２は、光信号の光路と直交する角度の傾斜面を有している。また、ブロック５２には、傾斜面での反射率を向上させるために、反射素子２５が設けられている。また、ブロック５２は、合波または分波の対象外の波長を有する光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポート１１から所定の設計角度で入射された場合に、この対象外の波長を有する光信号を傾斜面で垂直反射させてコモンポート１１から出射させる。
【００４２】
以上のように、実施の形態３によれば、反射機構は、プリズムブロックの一辺に固定され、対象外の波長を有する光信号を垂直反射させる角度の傾斜面を有するブロックである。すなわち、上記実施の形態１では、プリズムブロックの一辺に切り欠きを形成したが、この実施の形態３では、プリズムブロックよりも小さなブロックに傾斜面を形成してプリズムブロックに固定する。
そのため、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができるとともに、上記実施の形態１のものと比較して、材料コストを低減することができる。
なお、実施の形態３において、上記実施の形態２と同様に、プリズムブロックで拡散した光信号のビームを集光する曲面状の集光部を設けてもよい。
【００４３】
実施の形態４．
上記実施の形態１〜３に示した光合分波器１Ａ〜１Ｃでは、プリズムブロック等の自由空間を伝播されるガウシアンビームは、原理的に拡散せざるを得ず、チャネルポートが多くなって伝播距離が長大になった場合には、チャネルポート毎にビームの広がりが変化するという問題がある。
そこで、この実施の形態４では、このような問題点を解決することができる光合分波器について説明する。
【００４４】
図８は、この発明の実施の形態４に係る光合分波器１Ｄを示す構成図である。
図８において、光合分波器１Ｄは、図１に示した多重反射部２０Ａに代えて、多重反射部２０Ｄを備えている。
【００４５】
多重反射部２０Ｄは、所望の波長帯域の光信号のみを透過させ、それ以外の波長を有する光信号を反射させる複数の波長選択素子２１〜２４と、入射された光信号を高効率に反射させる反射素子２５と、波長選択素子２１〜２４と反射素子２５とを互いに対向するように固定する基板６１とを有している。
【００４６】
ここで、基板６１には、光導波路６１１と反射機構６１２とが形成されている。なお、その他の構成は、図１と同様なので、説明を省略する。
光導波路６１１は、光信号を微少な領域に閉じ込めて特定の方向に導波させる。また、反射機構６１２は、合波または分波の対象外の波長を有する光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポート１１から所定の設計角度で入射された場合に、この対象外の波長を有する光信号を傾斜面で垂直反射させてコモンポート１１から出射させる。
【００４７】
以上のように、実施の形態４によれば、多重反射部は、光信号を特定の方向に導波させる光導波路が形成された基板を有している。また、反射機構は、基板に形成され、対象外の波長を有する光信号を垂直反射させる。
そのため、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができるとともに、光導波路を介してビームを伝播させることにより、チャネルポート毎に光信号の伝播距離が異なる場合であっても、全て同一の光波形で光信号を入射させることができる。
また、光導波路および反射機構を一体に基板６１上に形成することができるので、製造コストを低減することができる。
【００４８】
なお、上記実施の形態４において、波長選択素子２１〜２４、反射素子２５または反射機構６１２は、フィルタ等の誘電体多層膜であってもよいし、基板６１に形成されたグレーティング等のような、周期的な屈折率分布を持つ構造であってもよい。
また、上記実施の形態４において、光導波路６１１は、細線導波路であってもよいし、リブ導波路であってもよいし、埋め込み導波路であってもよい。
また、上記実施の形態４において、基板６１は、Ｓｉ、ＧａＡｓまたはＩｎＰ等の半導体であってもよいし、リチウム酸ニオブ等の誘電体であってもよい。
【００４９】
実施の形態５．
図９は、この発明の実施の形態５に係る光合分波器１Ｅを示す構成図である。
図９において、光合分波器１Ｅは、図１に示した多重反射部２０Ａに代えて、多重反射部２０Ｅを備えている。
【００５０】
多重反射部２０Ｅは、Ｓｉ（シリコン）基板７１上に形成された、リブ型光導波路７１１、グレーティング（回折格子）７１２、グレーティング７１２を側壁とするスラブ７１３、リブ型光導波路７１４〜７１８および垂直端面７１９を有している。なお、その他の構成は、図１と同様なので、説明を省略する。
【００５１】
リブ型光導波路７１１は、光信号を微少な領域に閉じ込めて特定の方向に導波させる。グレーティング７１２は、光信号を波長によって異なる角度に反射させるとともに、光信号のビームを集光する機能を有し、いわゆるＲａｗｌａｎｄ円構造になっている。リブ型光導波路７１４〜７１８は、グレーティング７１２で波長毎に異なる位置に集光された光信号の各々が、高効率に結合できるように設計されている。具体的には、リブ型光導波路７１４〜７１８は、それぞれ波長λ１〜λ５の光信号と結合するように設計されている。
【００５２】
垂直端面７１９は、合波または分波の対象外の波長を有する光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポート１１から所定の設計角度で入射され、リブ型光導波路７１８を伝播された場合に、この対象外の波長を有する光信号を垂直反射させてコモンポート１１から出射させる。
【００５３】
続いて、図９を参照しながら、この発明の実施の形態５に係る光合分波器１Ｅの分波動作について説明する。なお、図９には、グレーティング７１２によって合分波される光信号の光路を概念的に示している。
【００５４】
まず、互いに異なる５つの波長λ１〜λ５を有する複数の光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポート１１からリブ型光導波路７１１を介してスラブ７１３に入射される。
スラブ７１３に入射された光信号は、スラブ７１３内を拡散しつつ伝播され、グレーティング７１２で波長毎に異なる角度に反射および集光されて、それぞれリブ型光導波路７１４〜７１８に入射される。
【００５５】
これにより、コモンポート１１から入射された波長多重化された光信号のうち、波長λ１〜λ４の光信号は、それぞれチャネルポート１２〜１５から出射される。
このとき、波長λ５の光信号は、リブ型光導波路７１８の先に形成された垂直端面７１９で垂直反射され、再びスラブ７１３、グレーティング７１２およびリブ型光導波路７１１を伝播されて、コモンポート１１に戻される。
【００５６】
ここで、波長λ１〜λ５を有する複数の光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポート１１からリブ型光導波路７１１に設計通りの位置および角度で入射されると、コモンポート１１からリブ型光導波路７１１への結合が最大となる。また、このとき、垂直端面７１９で垂直反射されてコモンポート１１から出射される波長λ５の光信号のパワーは、最大となる。
【００５７】
そのため、コモンポート１１から出射される波長λ５の光信号のパワーを観測し、この光信号のパワーが最大値となるように、コモンポート１１とＳｉ基板７１との位置および角度を調節することにより、コモンポート１１とリブ型光導波路７１１とを設計通りの角度に設定することができる。
【００５８】
以上のように、実施の形態５によれば、多重反射部は、合波または分波の対象外の波長を有する光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポートから所定の設計角度で入射された場合に、対象外の波長を有する光信号を反射させてコモンポートから出射させる反射機構を有している。また、反射機構は、光導波路と回折格子とが設けられた基板に形成され、対象外の波長を有する光信号を垂直反射させる。これにより、コモンポートから出射された光信号のパワーが最大値となるようにコモンポートの位置および角度を調節することで、コモンポートを設計通りの角度に設定することができる。
そのため、コモンポートのアライメントを容易に実行することができ、製造コストを低減することができる光合分波器を得ることができる。
【００５９】
なお、上記実施の形態５では、チャネルポート１２〜１５が４つ配置される場合について説明したが、これに限定されず、チャネルポートは、２つや３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。
また、上記実施の形態５では、基板７１がＳｉである場合について説明したが、これに限定されず、基板は、Ｇｅ、ＧａＡｓまたはＩｎＰ等の半導体であってもよいし、リチウム酸ニオブ等の誘電体であってもよい。
また、上記実施の形態５では、リブ型光導波路７１１、７１４〜７１８を例に挙げて説明したが、光導波路はリブ型に限定されるものではなく、細線型、埋め込み型またはフォトニック結晶導波路のようなものであってもよい。
これらの場合も、上記実施の形態５と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
また、上記実施の形態５において、基板７１の形状は、上述したものに限定されるものではない。
また、上記実施の形態５において、垂直端面７１９は、反射率を高めるために、反射膜、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタまたはハイパスフィルタであってもよいし、リブ型光導波路７１８に形成された反射グレーティングであってもよい。
また、上記実施の形態５において、チャネルポート１２〜１５を構成する光ファイバ１２１〜１５１およびレンズ１２２〜１５２は、それぞれレーザーダイオード（ＬＤ）およびレンズであってもよいし、それぞれフォトダイオード（ＰＤ）およびレンズであってもよいし、またはＬＤのみあるいはＰＤのみであってもよい。
また、上記実施の形態５において、コモンポート１１およびチャネルポート１２〜１５は、基板７１の外部に形成されてもよいし、基板７１上に直接固定されてもよいし、基板７１と一体形成されてもよい。
これらの場合も、上記実施の形態５と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
実施の形態６．
図１０は、この発明の実施の形態６に係る光合分波器１Ｆを示す構成図である。
図１０において、光合分波器１Ｆは、図１に示した多重反射部２０Ａに代えて、多重反射部２０Ｆを備えている。
【００６２】
多重反射部２０Ｆは、Ｓｉ（シリコン）基板８１上に形成された、リブ型光導波路８１１、アレイ導波路型回折格子（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ−Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｇｒａｔｉｎｇ）８１２、リブ型光導波路８１５〜８１９および垂直端面８２０を有している。ＡＷＧ８１２は、スラブ導波路８１３と互いに長さが異なる複数の導波路８１４とで構成されている。なお、その他の構成は、図１と同様なので、説明を省略する。
【００６３】
リブ型光導波路８１１は、光信号を微少な領域に閉じ込めて特定の方向に導波させる。ＡＷＧ８１２は、光信号を波長によって異なる特定の位置に集光する。リブ型光導波路８１５〜８１９は、ＡＷＧ８１２で波長毎に異なる位置に集光された光信号の各々が、高効率に結合できるように設計されている。具体的には、リブ型光導波路８１５〜８１９は、それぞれ波長λ１〜λ５の光信号と結合するように設計されている。
【００６４】
垂直端面８２０は、合波または分波の対象外の波長を有する光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポート１１から所定の設計角度で入射され、リブ型光導波路８１９を伝播された場合に、この対象外の波長を有する光信号を垂直反射させてコモンポート１１から出射させる。
【００６５】
続いて、図１０を参照しながら、この発明の実施の形態６に係る光合分波器１Ｆの分波動作について説明する。
【００６６】
まず、互いに異なる５つの波長λ１〜λ５を有する複数の光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポート１１からリブ型光導波路８１１を介してＡＷＧ８１２に入射される。
ＡＷＧ８１２に入射された光信号は、波長毎に異なる位置に集光されて、それぞれリブ型光導波路８１５〜８１９に入射される。
【００６７】
これにより、コモンポート１１から入射された波長多重化された光信号のうち、波長λ１〜λ４の光信号は、それぞれチャネルポート１２〜１５から出射される。
このとき、波長λ５の光信号は、リブ型光導波路８１９の先に形成された垂直端面８２０で垂直反射され、再びＡＷＧ８１２およびリブ型光導波路８１１を伝播されて、コモンポート１１に戻される。
【００６８】
ここで、波長λ１〜λ５を有する複数の光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポート１１からリブ型光導波路８１１に設計通りの位置および角度で入射されると、コモンポート１１からリブ型光導波路８１１への結合が最大となる。また、このとき、垂直端面８２０で垂直反射されてコモンポート１１から出射される波長λ５の光信号のパワーは、最大となる。
【００６９】
そのため、コモンポート１１から出射される波長λ５の光信号のパワーを観測し、この光信号のパワーが最大値となるように、コモンポート１１とＳｉ基板８１との位置および角度を調節することにより、コモンポート１１とリブ型光導波路８１１とを設計通りの角度に設定することができる。
【００７０】
以上のように、実施の形態６によれば、多重反射部は、合波または分波の対象外の波長を有する光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポートから所定の設計角度で入射された場合に、対象外の波長を有する光信号を反射させてコモンポートから出射させる反射機構を有している。また、反射機構は、光導波路と回折格子とが設けられた基板に形成され、対象外の波長を有する光信号を垂直反射させる。
そのため、上記実施の形態５と同様の効果を得ることができる。
【００７１】
なお、上記実施の形態６では、チャネルポート１２〜１５が４つ配置される場合について説明したが、これに限定されず、チャネルポートは、２つや３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。
また、上記実施の形態６では、基板８１がＳｉである場合について説明したが、これに限定されず、基板は、Ｇｅ、ＧａＡｓまたはＩｎＰ等の半導体であってもよいし、リチウム酸ニオブ等の誘電体であってもよい。
また、上記実施の形態６では、リブ型光導波路８１１、８１５〜８１９を例に挙げて説明したが、光導波路はリブ型に限定されるものではなく、細線型、埋め込み型またはフォトニック結晶導波路のようなものであってもよい。
これらの場合も、上記実施の形態６と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
また、上記実施の形態６において、基板８１の形状は、上述したものに限定されるものではない。
また、上記実施の形態６において、垂直端面８２０は、反射率を高めるために、反射膜、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタまたはハイパスフィルタであってもよいし、リブ型光導波路８１９に形成された反射グレーティングであってもよい。
また、上記実施の形態６において、チャネルポート１２〜１５を構成する光ファイバ１２１〜１５１およびレンズ１２２〜１５２は、それぞれレーザーダイオード（ＬＤ）およびレンズであってもよいし、それぞれフォトダイオード（ＰＤ）およびレンズであってもよいし、またはＬＤのみあるいはＰＤのみであってもよい。
また、上記実施の形態６において、コモンポート１１およびチャネルポート１２〜１５は、基板８１の外部に形成されてもよいし、基板８１上に直接固定されてもよいし、基板８１と一体形成されてもよい。
これらの場合も、上記実施の形態６と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
実施の形態７．
図１１は、この発明の実施の形態７に係る光合分波器１Ｇを示す構成図である。
図１１において、光合分波器１Ｇは、図１に示した多重反射部２０Ａに代えて、多重反射部２０Ｇを備えている。
【００７４】
多重反射部２０Ｇは、所望の波長帯域の光信号のみを透過させ、それ以外の波長を有する光信号を反射させる複数の波長選択素子９１〜９４と、複数の波長選択素子９１〜９４と対向して設けられ、入射された光信号を高効率に反射させる反射素子９５と、反射素子が貼り付けられた合成石英のプリズムブロック９６とを有している。具体的には、波長選択素子９１〜９４は、それぞれ波長λ１〜λ４の光信号のみを透過させる。なお、その他の構成は、図１と同様なので、説明を省略する。
【００７５】
プリズムブロック９６は、光信号の光路と直交する角度の傾斜面を有している。また、反射素子は、プリズムブロック９６の傾斜面に貼り付けられて傾斜面での反射率を向上させる。また、プリズムブロック９６は、合波または分波の対象外の波長を有する光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポート１１から所定の設計角度で入射された場合に、この対象外の波長を有する光信号を傾斜面で垂直反射させてコモンポート１１から出射させる。
【００７６】
続いて、図１１を参照しながら、この発明の実施の形態７に係る光合分波器１Ｇの分波動作について説明する。なお、図１１には、光合分波器１Ｇを光分波器として用いる場合において、多重反射部２０Ｇの内部を伝播される光信号の光路を概念的に示している。
まず、互いに異なる５つの波長λ１〜λ５を有する複数の光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポート１１から多重反射部２０Ｇに入射される。
【００７７】
多重反射部２０Ｇに入射された光信号は、波長選択素子９１で波長λ１の光信号が透過され、残りの波長λ２〜λ５の光信号を含む波長多重化された光信号が反射される。
続いて、波長λ２〜λ５の光信号を含む波長多重化された光信号は、反射素子９５で波長選択素子９２に向かって反射され、波長選択素子９２で波長λ２の光信号が透過され、残りの波長λ３〜λ５の光信号を含む波長多重化された光信号が反射される。
以上の動作を繰り返すことにより、コモンポート１１から入射された波長多重化された光信号のうち、波長λ１〜λ４の光信号は、それぞれチャネルポート１２〜１５から出射される。
【００７８】
このとき、波長λ５の光信号は、プリズムブロック９６で垂直反射され、再び波長選択素子９１〜９４および反射素子９５の間を多重反射されて、コモンポート１１に戻される。
ここで、波長λ１〜λ５を有する複数の光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポート１１から多重反射部２０Ｇに設計通りの角度で入射されると、波長λ５の光信号は、プリズムブロック９６で垂直反射され、入射時と同一の光路をたどってコモンポート１１から出射される。
【００７９】
一方、波長λ１〜λ５を有する複数の光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポート１１から多重反射部２０Ｇに設計とは異なる角度で入射されると、波長λ５の光信号は、プリズムブロック９６で垂直反射されず、入射時とは異なる光路をたどってコモンポート１１から出射される。なお、出射光路が入射光路からずれた場合には、コモンポート１１から出射される光信号のパワーが減少する。
【００８０】
そのため、コモンポート１１から出射される光信号のパワーを観測し、この光信号のパワーが最大値となるように、コモンポート１１と多重反射部２０Ｇとの角度を調節することにより、コモンポート１１と多重反射部２０Ｇとを設計通りの角度に設定することができる。
【００８１】
以上のように、実施の形態７によれば、多重反射部は、合波または分波の対象外の波長を有する光信号を含む波長多重化された光信号が、コモンポートから所定の設計角度で入射された場合に、対象外の波長を有する光信号を反射させてコモンポートから出射させる反射機構を有している。また、反射機構は、反射機構は、対象外の波長を有する光信号を垂直反射させる角度の傾斜面を有するブロックである。これにより、コモンポートから出射された光信号のパワーが最大値となるようにコモンポートの角度を調節することで、コモンポートを設計通りの角度に設定することができる。
そのため、コモンポートのアライメントを容易に実行することができ、製造コストを低減することができる光合分波器を得ることができる。
【００８２】
なお、上記実施の形態７では、チャネルポート１２〜１５および波長選択素子９１〜９４がそれぞれ４つずつ配置される場合について説明したが、これに限定されず、チャネルポートおよび波長選択素子は、２つや３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。
また、上記実施の形態７では、プリズムブロック９６が合成石英である場合について説明したが、これに限定されず、プリズムブロックは、金属ブロックであってもよい。
また、上記実施の形態７では、反射率を向上させるために、プリズムブロック９６の傾斜面に反射素子が設けられているが、これに限定されず、バンドカットフィルタ、ローパスフィルタまたはハイパスフィルタ等の波長選択素子が設けられてもよい。
これらの場合も、上記実施の形態７と同様の効果を得ることができる。
【００８３】
また、上記実施の形態７において、光合分波器１Ｇの形状やプリズムブロック９６の形状は、上述したものに限定されるものではない。
また、上記実施の形態７において、波長選択素子９１〜９４は、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタまたはハイパスフィルタ等の誘電体多層膜であってもよいし、エタロンフィルタ等であってもよい。
また、上記実施の形態７において、チャネルポート１２〜１５を構成する光ファイバ１２１〜１５１およびレンズ１２２〜１５２は、それぞれレーザーダイオード（ＬＤ）およびレンズであってもよいし、それぞれフォトダイオード（ＰＤ）およびレンズであってもよいし、またはＬＤのみあるいはＰＤのみであってもよい。
これらの場合も、上記実施の形態７と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８４】
１Ａ〜１Ｇ  光合分波器、１１  コモンポート、１２〜１５  チャネルポート、２０Ａ〜２０Ｇ  多重反射部、２１〜２４、９１〜９４  波長選択素子、２５、９５  反射素子、３１、４１、５１、９６  プリズムブロック、５２  ブロック（反射機構）、６１、７１、８１  基板、１００  パッケージ、１０１、１０２  ゴニオ機構、３１１、４１１  切り欠き（反射機構）、４１２  集光部、６１１  光導波路、６１２  反射機構、７１１、７１４〜７１８  リブ型光導波路、７１２  グレーティング、７１９  垂直端面（反射機構）、８１１、８１５〜８１９  リブ型光導波路、８１２  ＡＷＧ、８１３  スラブ導波路、８１４  導波路、８２０  垂直端面（反射機構）。
【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９】
2011128539.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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