(57)【要約】【課題】波長抜けのない、小型の光合分波素子を提供する。【解決手段】複数の入出力導波路１〜１１と、長さの異なる複数の導波路からなるアレイ導波路１４と、一方の端面に入出力導波路１〜１１の一端がそれぞれ接続され、他方の端面にアレイ導波路１４の一端がそれぞれ接続されたスラブ導波路１２と、アレイ導波路１４の他端がそれぞれ接続された高反射膜１５とを有する。入出力導波路１〜１１は、所定の波長帯域を有する波長多重信号光が入射される入力導波路と、この入力導波路以外の導波路からなり、上記波長多重信号光がスラブ導波路１２で波長別に分離されてそれぞれの導波路の端面に集光される出力導波路群とを有し、この出力導波路群の、上記入力導波路の両側に隣接する導波路の端面に集光される光の波長が、上記所定の波長帯域の両端の波長となるように設定されている。【選択図】  図１
2004286991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入出力導波路と、
長さの異なる複数の導波路からなるアレイ導波路と、
一方の端面に前記複数の入出力導波路の一端がそれぞれ接続され、他方の端面に前記アレイ導波路の一端がそれぞれ接続されたスラブ導波路と、
前記アレイ導波路の他端がそれぞれ接続された反射手段とを有し、
前記複数の入出力導波路は、
所定の波長帯域を有する波長多重信号光が入射される入力導波路と、
前記入力導波路以外の導波路からなり、前記入力導波路から入射して前記反射手段にて反射された波長多重信号光が前記スラブ導波路で波長別に分離されてそれぞれの導波路の端面に集光される出力導波路群とを有し、
前記出力導波路群の、前記入力導波路の両側に隣接する導波路の端面に集光される光の波長が、前記所定の波長帯域の両端の波長であることを特徴とすることを特徴とする光合分波素子。
【請求項２】
複数の入出力導波路と、
長さの異なる複数の導波路からなるアレイ導波路と、
一方の端面に前記複数の入出力導波路の一端がそれぞれ接続され、他方の端面に前記アレイ導波路の一端がそれぞれ接続されたスラブ導波路と、
前記アレイ導波路の他端がそれぞれ接続された反射手段とを有し、
前記複数の入出力導波路は、
所定の波長帯域を有する波長多重信号光が入射される入力導波路と、
前記スラブ導波路の一方の端面の両端側に位置する複数の空き導波路と、
前記入力導波路および複数の空き導波路以外の導波路からなり、前記入力導波路から入射して前記反射手段にて反射された波長多重信号光が前記スラブ導波路で波長別に分離されてそれぞれの導波路の端面に集光される出力導波路群とを有し、
前記出力導波路群の、前記入力導波路の一方の側に隣接する導波路の端面に集光される光の波長が、前記所定の波長帯域の両端の一方の波長であり、前記複数の空き導波路の１つが前記入力導波路の他方の側に隣接することを特徴とする光合分波素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光合分波素子と、
前記光合分波素子の所定の部位における温度を一定に維持するための温度調節手段とを有することを特徴とする光合分波モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光波長を合波したり、分波したりする光合分波素子およびそれを用いた光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信システムにおいて、急増する伝送容量に対応するために、波長帯域を多くのチャネルに分割して伝送を行うＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：波長分割多重）やＤＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ  ＷＤＭ：高密度波長分割多重）が用いられるようになってきた。こういった波長多重方式では、波長多重信号光を波長別に分波したり、その分波された光を合波したりする光合分波素子が用いられる。
【０００３】
この光合分波素子として、高い波長分解能を有する、アレイ導波路を回折格子として利用したＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ：アレイ導波路型回折格子）を用いたものが知られている。このＡＷＧには、透過形と反射形のものがあり、特に反射形のものは素子の小型化が可能である。
【０００４】
図７に、反射形のＡＧＷの一例を示す（特許文献１参照）。このＡＧＷは、１つのスラブ導波路６１と、一端がスラブ導波路６１の一方の端面６１ｂに接続された複数の入出力用導波路６３と、一端がスラブ導波路６１の他方の端面６１ｂに接続された長さの異なる複数の導波路からなるアレイ導波路６５と、このアレイ導波路６５の各導波路の終端（他端）にそれぞれ設けられた反射手段６７とが同一の基板６９上に形成されたものである。
【０００５】
上記のＡＧＷのでは、例えば光波長分波器として使用する場合は、波長多重信号光は入出力用導波路６３のうちの所定の導波路から入射する。入射した波長多重信号光は、スラブ導波路６１にて回折により広げられてアレイ導波路６５の各導波路に入射する。各導波路に入射した波長多重信号光はそれぞれ反射手段６７で反射されて再びスラブ導波路６１に入射する。このとき、アレイ導波路６５の各導波路からスラブ導波路６１に入射した波長多重信号光には、アレイ導波路６５の各導波路の長さの違い（光路長差）に応じた分だけ位相差を生じる。
【０００６】
アレイ導波路６５の各導波路からスラブ導波路６１に入射した波長多重信号光は、それぞれ回折により広がると同時に互いに干渉し、その結果、全体として波面のそろう方向に回折することになる。ここで、波面がそろう方向である回折角は波長に依存するため、異なる波長の光は別々の方向に回折する。この結果、波長の異なる光がスラブ導波路６１の端面６１ｂ側に集光する位置は互いに異なることとなる。波長毎に異なる位置に集光された光は、それぞれ対応する位置に配置された入出力用導波路６３を介して出力される。このようにして、波長多重信号光が複数の異なる波長に分波される。
【０００７】
上記の他、特許文献１には、図７に示したＡＧＷにおいて、反射手段を凹状の反射手段としたものが記載されている。
【０００８】
さらに、特許文献２には、波長多重信号光をアレイ導波路で分波した各波長の光をファブリーペロー共振器アレイ内で反射することにより、略平坦な波長損失特性を得られるようにしたものが記載されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−２３８６９号
【特許文献２】
特開２００１−１６６１６２
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の光合分波素子では、通常、アレイ導波路からの光が波長別に集光するそれぞれの位置に入出力導波路が接続されるように構成される。このため、入出力導波路のうちの波長多重信号光が入力される入力導波路にも、いずれかの波長の光が入射することになる。この入力導波路に入射した光は、出力光として用いられることはないので、その波長は使用できなくなる。例えば、チャンネル数Ｎの波長多重信号光を分波する場合で、波長λ１〜λｎの光が波長別に入出力導波路のそれぞれの位置に集光する場合は、波長λ１〜λｎのうちのいずれかの波長の光が入力導波路に集光することとなるため、その波長は使用することができない。このように、従来は、分波された波長に抜けを生じるという問題がある。
【００１１】
光合分波素子のＦＳＲ（Ｆｒｅｅ  Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｒａｎｇｅ）を広くとって、分波する波長の数（チャネル数）に対して入出力導波路の数を十分に多くとることで、上記波長抜けの問題を解決することが可能である。例えばチャンネル数Ｎで、チャンネル間隔をΔｆ（ＧＨｚ）とすると、従来は、ＦＳＲを「２Ｎ×Δｆ」程度に設定していた。しかし、このようにＦＳＲを広くしてしまうと、（Ｎ−１）本の導波路が空き導波路として存在することになり、その分、素子が大きくなってしまう。
【００１２】
上記の他、次のような問題もある。分波された光の強度は、スラブ導波路の端面の両端側ほど小さくなる。例えば、端面の端部側に集光された光の強度は、端面の中央部に集光された光に比較して３ｄｂ程度低下する。従来は、このような端部における光強度低下を考慮したデバイス設計は行われていなかったため、波長別に取り出された光の一部の強度が低下するという問題があった。
【００１３】
本発明の主目的は、上記波長抜けのない、小型の光合分波素子を提供することにある。
【００１４】
本発明のさらなる目的は、分波された光がそれぞれ一様な強度を有する光合分波素子を提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、そのような光合分波素子を備える光合分波モジュールを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記主目的を達成するために、本発明の光合分波素子の第１の形態は、
複数の入出力導波路と、
長さの異なる複数の導波路からなるアレイ導波路と、
一方の端面に前記複数の入出力導波路の一端がそれぞれ接続され、他方の端面に前記アレイ導波路の一端がそれぞれ接続されたスラブ導波路と、
前記アレイ導波路の他端がそれぞれ接続された反射手段とを有し、
前記複数の入出力導波路は、
所定の波長帯域を有する波長多重信号光が入射される入力導波路と、
前記入力導波路以外の導波路からなり、前記入力導波路から入射して前記反射手段にて反射された波長多重信号光が前記スラブ導波路で波長別に分離されてそれぞれの導波路の端面に集光される出力導波路群とを有し、
前記出力導波路群の、前記入力導波路の両側に隣接する導波路の端面に集光される光の波長が、前記所定の波長帯域の両端の波長であることを特徴とする。
【００１７】
上記の構成によれば、ＡＷＧの周回性（詳しくは後述の実施形態で説明する。）を利用した入力導波路の配置になっており、スラブ導波路で波長別に分離された光はすべて入力導波路以外の出力導波路に集光される。よって、従来のような波長抜けは生じない。
【００１８】
また、ＦＳＲは、例えばチャンネル数Ｎで、チャンネル間隔をΔｆ（ＧＨｚ）とすると、「（Ｎ＋１）×Δｆ」となり、入出力導波路の数は（Ｎ＋１）本で良いことになる。この場合、従来のような無駄な空きポートは存在しないので、その分だけ、素子の小型化が可能である。
【００１９】
上記さらなる目的を達成するために、本発明の光合分波素子の第２の形態は、
複数の入出力導波路と、
長さの異なる複数の導波路からなるアレイ導波路と、
一方の端面に前記複数の入出力導波路の一端がそれぞれ接続され、他方の端面に前記アレイ導波路の一端がそれぞれ接続されたスラブ導波路と、
前記アレイ導波路の他端がそれぞれ接続された反射手段とを有し、
前記複数の入出力導波路は、
所定の波長帯域を有する波長多重信号光が入射される入力導波路と、
前記スラブ導波路の一方の端面の両端側に位置する複数の空き導波路と、
前記入力導波路および複数の空き導波路以外の導波路からなり、前記入力導波路から入射して前記反射手段にて反射された波長多重信号光が前記スラブ導波路で波長別に分離されてそれぞれの導波路の端面に集光される出力導波路群とを有し、
前記出力導波路群の、前記入力導波路の一方の側に隣接する導波路の端面に集光される光の波長が、前記所定の波長帯域の両端の一方の波長であり、前記複数の空き導波路の１つが前記入力導波路の他方の側に隣接することを特徴とする。
【００２０】
上記の構成においては、ＡＷＧの周回性を利用した入力導波路の配置になっており、これにより、スラブ導波路で波長別に分離された光は、入力導波路および空き導波路以外の出力導波路に集光される。よって、従来のような波長抜けは生じない。
【００２１】
加えて、ＦＳＲについても、ＡＷＧの周回性を何も考慮せずに構成した光合分波素子（ＦＳＲ＝２Ｎ×Δｆ）に比べて小さく設定することができるので、入出力導波路の数を必要最小限にとどめることができ、その分だけ、素子の小型化が可能となる。
【００２２】
また、複数の入出力導波路のうち、スラブ導波路の端面の両端に位置する複数の導波路は空きポートになっており、スラブ導波路で波長別に分離された光はこの空きポートに集光されることはない。よって、従来生じていたような、分波された光の強度の低下は生じない。
【００２３】
上記他の目的を達成するために、本発明の光合分波モジュールは、上述した光合分波素子のいずれかと、該光合分波素子の所定の部位における温度を一定に維持するための温度調節手段とを有することを特徴とする。
【００２４】
上記の構成によれば、光合分波素子は、従来用いられていたものより小型であるため、その分だけ、モジュールの小型化が可能である。また、小型の光合分波素子を用いることで、消費電力およびコストの面で大きな割合を占める温度調節手段にも従来のものより小型なものを用いることができるので、低消費電力化および低コスト化が可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
（実施形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態である光合分波素子の概略構成を示す模式図である。この光合分波素子は、１０チャンネルの波長多重信号光を波長別に合分波する機能を有するＡＧＷであって、そのＦＳＲは（Ｎ＋１）×Δｆ（ＧＨｚ）である。ここで、Ｎはチャンネル数であって、ここでは１０である。Δｆ（ＧＨｚ）はチャンネル間隔である。
【００２７】
図１を参照すると、１つのスラブ導波路１２と、スラブ導波路１２の一方の端面に一端が接続された複数の入出力用導波路１〜１１と、スラブ導波路１２の他方の端面に一端が接続された長さの異なる複数の導波路からなるアレイ導波路１４とが同一の石英基板１３上に形成されており、この石英基板１３の一端面には、アレイ導波路１４の各導波路の終端（他端）がそれぞれ接続された高反射膜１５が形成されている。各導波路および高反射膜は、半導体製造プロセスでよく知られているフォトリソグラフィーやエッチングなどの技術を用いることで形成することができる。
【００２８】
上記の光合分波素子では、ＡＧＷの周回性を利用して、波長多重信号光が入射される入力導波路と、分波または合波される各波長の光が入射される入出力導波路とが設定されている。図２に、図１に示した光合分波素子を波長分波器として用いた場合におけるＡＧＷの周回性を模式的に示す。
【００２９】
図２において、入力ポートＰｉｎ１〜Ｐｉｎ１１は入出力導波路１〜１１を入力ポートとした場合に対応し、出力ポートＰｏｕｔ１〜Ｐｏｕｔ１１は入出力導波路１〜１１を出力ポートとした場合に対応する。この例では、入力ポートＰｉｎ６、Ｐｉｎ７、Ｐｉｎ８、Ｐｉｎ９のそれぞれについて、波長λ１〜λ１０の波長多重信号光を入力した場合における分波の様子が示されている。図２中、「×」印は空きを示す。
【００３０】
波長多重信号光を入力ポートＰｉｎ６から入力した場合は、出力ポートＰｏｕｔ１が空きとなり、出力ポートＰｏｕｔ２、Ｐｏｕｔ３、Ｐｏｕｔ４、Ｐｏｕｔ５、Ｐｏｕｔ６、Ｐｏｕｔ７、Ｐｏｕｔ８、Ｐｏｕｔ９、Ｐｏｕｔ１０、Ｐｏｕｔ１１からそれぞれλ１０、λ９、λ８、λ７、λ６、λ５、λ４、λ３、λ２、λ１の波長の光が出力される。この場合は、波長多重信号光が入出力導波路６から入射され、その分波された光のうちの波長λ６の光が入出力導波路６に入射されることになるので、波長λ６の光は使用することができない。すなわち、波長λ６において波長抜けを生じる。
【００３１】
波長多重信号光を入力ポートＰｉｎ７から入力した場合は、出力ポートＰｏｕｔ１１が空きとなり、出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２、Ｐｏｕｔ３、Ｐｏｕｔ４、Ｐｏｕｔ５、Ｐｏｕｔ６、Ｐｏｕｔ７、Ｐｏｕｔ８、Ｐｏｕｔ９、Ｐｏｕｔ１０からそれぞれλ１０、λ９、λ８、λ７、λ６、λ５、λ４、λ３、λ２、λ１の波長の光が出力される。この場合は、波長多重信号光が入出力導波路７から入射され、その分波された光のうちの波長λ４の光が入出力導波路７に入射されることになるので、波長λ４の光は使用することができない。すなわち、波長λ４において波長抜けを生じる。
【００３２】
波長多重信号光を入力ポートＰｉｎ８から入力した場合は、出力ポートＰｏｕｔ１０が空きとなり、出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２、Ｐｏｕｔ３、Ｐｏｕｔ４、Ｐｏｕｔ５、Ｐｏｕｔ６、Ｐｏｕｔ７、Ｐｏｕｔ８、Ｐｏｕｔ９、Ｐｏｕｔ１１からそれぞれλ９、λ８、λ７、λ６、λ５、λ４、λ３、λ２、λ１、λ１０の波長の光が出力される。この場合は、波長多重信号光が入出力導波路８から入射され、その分波された光のうちの波長λ２の光が入出力導波路８に入射されることになるので、波長λ２の光は使用することができない。すなわち、波長λ２において波長抜けを生じる。
【００３３】
波長多重信号光を入力ポートＰｉｎ９から入力した場合は、出力ポートＰｏｕｔ９が空きとなり、出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２、Ｐｏｕｔ３、Ｐｏｕｔ４、Ｐｏｕｔ５、Ｐｏｕｔ６、Ｐｏｕｔ７、Ｐｏｕｔ８、Ｐｏｕｔ１０、Ｐｏｕｔ１１からそれぞれλ８、λ７、λ６、λ５、λ４、λ３、λ２、λ１、λ１０、λ９の波長の光が出力される。この場合は、波長多重信号光が入出力導波路９から入射され、その分波された光はすべて入出力導波路９以外の入出力導波路１〜８、１０、１１に入射されることになるので、波長抜けは生じない。
【００３４】
上述のように、光合分波素子では、波長多重信号光を入力するポートをずらしていくと、それに応じて空きとなるポートもずれていく。これをＡＷＧの周回性と呼ぶ。本実施形態では、このＡＷＧの周回性を利用し、波長多重信号光を入力する入力ポートが空きポートとなるように設定されている。具体的には、波長多重信号光が入出力導波路９から入射され、その分波された光がそれぞれ入出力導波路１〜８、１０、１１を介して取り出されるようになっている。図３に、その分波の様子を示す。
【００３５】
図３を参照すると、波長λ１〜λ１０の波長多重信号光は、入出力用導波路９から入射する。入射した波長多重信号光は、スラブ導波路１２にて回折により広げられてアレイ導波路１４の各導波路に入射する。各導波路に入射した波長多重信号光はそれぞれ高反射膜１５で反射されて再びスラブ導波路１２に入射する。このとき、アレイ導波路１４の各導波路からスラブ導波路１２に入射した波長多重信号光には、アレイ導波路１４の各導波路の長さの違い（光路長差）に応じた分だけ位相差を生じる。
【００３６】
アレイ導波路１４の各導波路からスラブ導波路１２に入射した波長多重信号光は、それぞれ回折により広がると同時に互いに干渉し、その結果、全体として波面のそろう方向に回折することになる。ここで、波面がそろう方向である回折角は波長に依存するため、異なる波長の光は別々の方向に回折する。この結果、波長λ１〜λ１０の光がスラブ導波路１２の端面側（入出力用導波路１〜１１が接続された側）に集光する位置は互いに異なることとなる。本実施形態では、入出力用導波路１、２、３、４、５、６、７、８、１０、１１の位置にそれぞれλ８、λ７、λ６、λ５、λ４、λ３、λ２、λ１、λ１０、λ９の波長の光が集光される。こうして分波された各波長の光が、入出力用導波路９以外の入出力用導波路１〜８、１０、１１から取り出される。
【００３７】
図１に示した光合分波素子を波長合波器として用いる場合は、入出力用導波路９以外の入出力用導波路１、２、３、４、５、６、７、８、１０、１１にそれぞれλ８、λ７、λ６、λ５、λ４、λ３、λ２、λ１、λ１０、λ９の波長の光を入射することになる。この場合は、スラブ導波路１２にて、入射した波長λ１〜λ１０の光が合波され、その合波された光が入出力用導波路９から出力されることになる。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態の光合分波素子の特徴は、ＡＷＧの周回性を利用することで、分波された光が、波長帯域（λ１〜λｎ）の波長多重信号光が入射する特定の入出力導波路以外の入出力導波路に入射するようにし、かつ、その特定の入出力導波路の両側に位置する入出力導波路の一方から、波長帯域（λ１〜λｎ）の最も短い波長（λ１）の光が出力され、他方から最も長い波長（λｎ）の光が出力されるように構成したことにある。この構成によれば、ＦＳＲは「（Ｎ＋１）×Δｆ」となり、入出力導波路の数は（Ｎ＋１）本で良いことになる。この場合、従来のような無駄な空きポートは存在しないので、その分だけ、素子の小型化が可能になっている。
【００３９】
（実施形態２）
図４は、本発明の第２の実施形態である光合分波素子の概略構成を示す模式図である。この光合分波素子も、上述した第１の実施形態と同様、１０チャンネルの波長多重信号光を波長ごとに合分波する機能を有するＡＧＷであるが、ＦＳＲは１７×Δｆ（ＧＨｚ）である。
【００４０】
図４を参照すると、１つのスラブ導波路２２と、スラブ導波路２２の一方の端面に一端が接続された複数の入出力用導波路２６１〜２６１７と、スラブ導波路２２の他方の端面に一端が接続された長さの異なる複数の導波路からなるアレイ導波路２３と、アレイ導波路２３の各導波路の終端（他端）がそれぞれ接続された高反射板２５とが同一の石英基板２１上に設けられている。高反射板２５は、石英基板２１上に形成された溝部２５に挿入されている。各導波路および溝部は、半導体製造プロセスでよく知られているフォトリソグラフィーやエッチングなどの技術を用いることで形成することができる。
【００４１】
本実施形態の光合分波素子においても、ＡＧＷの周回性を利用して、波長多重信号光が入射する入力導波路と、分波または合波される各波長の光が集光される出力導波路とが設定されるとともに、両端に位置する入出力用導波路２６１、２６１７を少なくとも含む複数の導波路が空きとなるように設定されている。
【００４２】
図５に、図４に示した光合分波素子を波長分波器として用いた場合におけるＡＧＷの周回性を模式的に示す。
【００４３】
図５において、入力ポートＰｉｎ１〜Ｐｉｎ１７は入出力導波路２６１〜２６１７を入力ポートとした場合に対応し、出力ポートＰｏｕｔ１〜Ｐｏｕｔ１７は入出力導波路２６１〜２６１７を出力ポートとした場合に対応する。この例では、入力ポートＰｉｎ６、Ｐｉｎ９、Ｐｉｎ１０、Ｐｉｎ１１、Ｐｉｎ１２のそれぞれについて、波長λ１〜λ１０の波長多重信号光を入力した場合における分波の様子が示されている。図５中、「×」印は空きを示す。
【００４４】
波長多重信号光を入力ポートＰｉｎ９から入力した場合は、出力ポートＰｏｕｔ１〜Ｐｏｕｔ４、Ｐｏｕｔ１５〜Ｐｏｕｔ１７が空きとなり、出力ポートＰｏｕｔ５、Ｐｏｕｔ６、Ｐｏｕｔ７、Ｐｏｕｔ８、Ｐｏｕｔ９、Ｐｏｕｔ１０、Ｐｏｕｔ１１、Ｐｏｕｔ１２、Ｐｏｕｔ１３、Ｐｏｕｔ１４からそれぞれλ１０、λ９、λ８、λ７、λ６、λ５、λ４、λ３、λ２、λ１の波長の光が出力される。この場合は、波長多重信号光が入出力導波路２６９から入射され、その分波された光のうちの波長λ６の光が入出力導波路２６９に入射されることになるので、波長λ６の光は使用することができない。すなわち、波長λ６において波長抜けを生じる。
【００４５】
波長多重信号光を入力ポートＰｉｎ１０から入力した場合は、出力ポートＰｏｕｔ１〜Ｐｏｕｔ３、Ｐｏｕｔ１４〜Ｐｏｕｔ１７が空きとなり、出力ポートＰｏｕｔ４、Ｐｏｕｔ５、Ｐｏｕｔ６、Ｐｏｕｔ７、Ｐｏｕｔ８、Ｐｏｕｔ９、Ｐｏｕｔ１０、Ｐｏｕｔ１１、Ｐｏｕｔ１２、Ｐｏｕｔ１３からそれぞれλ１０、λ９、λ８、λ７、λ６、λ５、λ４、λ３、λ２、λ１の波長の光が出力される。この場合は、波長多重信号光が入出力導波路２６１０から入射され、その分波された光のうちの波長λ４の光が入出力導波路２６１０に入射されることになるので、波長λ４の光は使用することができない。すなわち、波長λ４において波長抜けを生じる。
【００４６】
波長多重信号光を入力ポートＰｉｎ１１から入力した場合は、出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２、Ｐｏｕｔ１３〜Ｐｏｕｔ１７が空きとなり、出力ポートＰｏｕｔ３、Ｐｏｕｔ４、Ｐｏｕｔ５、Ｐｏｕｔ６、Ｐｏｕｔ７、Ｐｏｕｔ８、Ｐｏｕｔ９、Ｐｏｕｔ１０、Ｐｏｕｔ１１、Ｐｏｕｔ１２からそれぞれλ１０、λ９、λ８、λ７、λ６、λ５、λ４、λ３、λ２、λ１の波長の光が出力される。この場合は、波長多重信号光が入出力導波路２６１１から入射され、その分波された光のうちの波長λ２の光が入出力導波路２６１１に入射されることになるので、波長λ２の光は使用することができない。すなわち、波長λ２において波長抜けを生じる。
【００４７】
波長多重信号光を入力ポートＰｉｎ１２から入力した場合は、出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ１２〜Ｐｏｕｔ１７が空きとなり、出力ポートＰｏｕｔ２、Ｐｏｕｔ３、Ｐｏｕｔ４、Ｐｏｕｔ５、Ｐｏｕｔ６、Ｐｏｕｔ７、Ｐｏｕｔ８、Ｐｏｕｔ９、Ｐｏｕｔ１０、Ｐｏｕｔ１１からそれぞれλ１０、λ９、λ８、λ７、λ６、λ５、λ４、λ３、λ２、λ１の波長の光が出力される。この場合は、波長多重信号光が入出力導波路２６１２から入射され、その分波された光は入出力導波路２６２〜２６１１に入射されることになるので、波長抜けは生じない。また、入出力導波路２６１〜２６１７のうちスラブ導波路２２の端面の両端側に位置する入出力導波路２６１、２６１７には、分波された光は集光しないようになっているので、分波された光の強度が低下することもない。
【００４８】
上述のように、本実施形態の光合分波素子では、ＡＷＧの周回性を利用して、波長多重信号光を入力する入力ポートが空きポートとなるようにし、かつ、スラブ導波路の端面の両端に位置する入出力導波路が空きポートとなるように設定されている。具体的には、図４に模式的に示したように、波長帯域（λ１〜λ１０）の波長多重信号光が入出力導波路２６１２から入射し、その分波された光がそれぞれ入出力導波路２６２〜２６１１を介して取り出されるようになっている。こうすることで、波長抜けが無く、かつ、分波された光の全体にわたって一様な強度を得られる光合分波素子を実現している。
【００４９】
図４に示した光合分波素子を波長合波器として用いる場合は、入出力用導波路入出力導波路２６２、２６３、２６４、２６５、２６６、２６７、２６８、２６９、２６１０、２６１１にそれぞれλ１０、λ９、λ８、λ７、λ６、λ５、λ４、λ３、λ２、λ１、λ１０、λ９の波長の光を入射することになる。この場合は、スラブ導波路２２にて入射した波長λ１〜λ１０の光が合波され、その合波された光が入出力用導波路２６１２から出力されることになる。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態の光合分波素子の特徴は、ＡＷＧの周回性を利用して以下の（ａ）〜（ｄ）の条件を満たすように入出力導波路を設定することにある。
【００５１】
（ａ）スラブ導波路の端面の両端側に位置する入出力導波路を少なくとも含む複数の入出力導波路を空きポートにする。
【００５２】
（ｂ）分波された光が、波長帯域（λ１〜λｎ）の波長多重信号光が入射する入力導波路および上記複数の空き導波路以外の入出力導波路に集光される。
【００５３】
（ｃ）波長帯域（λ１〜λｎ）のうちの最も短い波長（λ１）または最も長い波長（λｎ）の光が入力導波路の一方の側に隣接する導波路に集光される。
【００５４】
（ｄ）入力導波路の他方の側に隣接する導波路が空きポートとされる。
【００５５】
上記のように設定することで、波長抜けが無く、かつ、分波された光の全体にわたって一様な強度を得られる、入出力導波路の数を必要最小限にとどめた構成の光合分波素子を実現することができる。
【００５６】
以上説明した各実施形態の光合分波素子は本発明の一例であり、その構成は、図示した構成に限定されるものではなく、設計に応じて適宜変更することができる。例えば、入出力導波路およびアレイ導波路の数は、合波または分波される波長の数（チャンネル数）に応じて適宜決定される。
【００５７】
また、アレイ導波路の各導波路の長さおよび間隔も、チャンネル数に応じて適宜設定される。
【００５８】
さらに、高反射膜および高反射板は、アレイ導波路に入射した波長多重信号光を反射し、その反射した信号光がアレイ導波路から所定の回折角で出射されるように構成することができるのであれば、図１および図２に示した構造以外の構造であってもよい。
【００５９】
（光合分波モジュール）
図６に、本発明の光合分波素子を備える光合分波モジュールの一構成例を示す。実装基板５３上に、例えばペルチェ素子より構成された温度調節部５２が設けられ、この温度調節部５２上に、図１に示した構成と同様な光合分波素子５１が設けられている。光合分波素子５１の入出力導波路（図１の入出力導波路１〜１１）のうちの、波長多重信号光が入射する特定の導波路（図１の入出力導波路９）には光ファイバよりなる入力ポート５４が接続されており、他の導波路（図１の入出力導波路１〜８、１０、１１）にはそれぞれ光ファイバよりなる波長分離ポート５５が接続されている。
【００６０】
光合分波素子５１において、アレイ導波路の各導波路間の光路長差は、温度変化による影響（導波路材料の屈折率の変化、基板と導波路の熱膨張や収縮）を受けて変化する。このため、本実施形態の光合分波モジュールでは、外部に設けられた温度制御部が、アレイ導波路近傍における温度が所定の温度（所定の光路長差が得られる温度）となるように、光合分波素子５１のアレイ導波路近傍に配置された温度センサ（不図示）の出力に基づいて温度調節部５２による加熱または冷却を制御する。具体的には、ペルチェ素子に流す電流の向きを制御することで加熱または冷却を行い、これによりアレイ導波路近傍における温度を所定の温度で維持する。
【００６１】
上記のようにして一定温度で維持した状態で、入力ポート５４から波長帯域（λ１〜λ１０）の波長多重信号光を入力する。入力された波長多重信号光は、光合分波素子５１の特定の導波路（図１の入出力導波路９）から入射し、その分波された光（λ１〜λ１０）が他の導波路（図１の入出力導波路１〜８、１０、１１）から波長分離ポート５５を介して取り出される。
【００６２】
上述した本実施形態の光合分波モジュールによれば、光合分波素子５１は、従来用いられていたものより小型であるため、温度調節部５２として従来のものより小型なものを用いることができる。この結果、モジュール全体を小型化ができるとともに、低消費電力化および低コスト化を図ることができる。
【００６３】
光合分波素子５１として図４に示した光合分波素子を用いた場合も、入出力導波路を必要最小限の数に抑えられるので、その分、モジュールおよび温度調節部５２を小型化ができ、低消費電力化および低コスト化を図ることができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＡＷＧの周回性を利用した入出力導波路の設定により、ＦＳＲを必要最小限の大きさに設定することができるので、その分、素子サイズを小さくすることができるという効果がある。
【００６５】
加えて、波長多重信号光が入射される入出力導波路は必ず空きポートされるので、波長抜けが無くなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である光合分波素子の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す光合分波素子を波長分波器として用いた場合におけるＡＧＷの周回性を示す模式図である。
【図３】図１に示す光合分波素子を波長分波器として用いた場合における分波の様子を示す模式図である。
【図４】本発明の第２の実施形態である光合分波素子の概略構成を示す模式図である。
【図５】図４に示す光合分波素子を波長分波器として用いた場合におけるＡＧＷの周回性を示す模式図である。
【図６】本発明の光合分波素子を備える光合分波モジュールの一構成例を示す模式図である。
【図７】従来の反射形のＡＧＷの一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１〜１１、２６１〜２６１７  、入出力光導波路
１２、２２、６１  スラブ導波路
１３、２１  石英基板
１４、２３、６５  アレイ導波路
１５  高反射膜
２４  溝部
２５  高反射板
５１  光合分波素子
５２  温度調節部
５３  実装基板
５４  入力ポート
５５  波長分離ポート
６１ａ、６１ｂ  端面
６３  入出力用導波路
６７  反射手段
６９  基板
【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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