(57)【要約】【課題】光の減衰効果の高い光導波路型の光減衰器を提供する。【解決手段】光減衰用光導波路３は、入力用光導波路１から離れるほど幅が徐々に広くなるように形成された拡散部３ａと、拡散部３ａと出力用光導波路２との間に介在し出力用光導波路２に近づくほど幅が狭くなるように形成された減衰部３ｂとで構成され、減衰部３ｂは、幅方向の一方側に切欠部３ｃを設けることで非対称となる平面形状に形成されている。また、減衰部３ｂの幅方向の他方側において減衰部３ｂに一部が重なるように配置された光減衰用のヒータ５と、減衰部３ｂの幅方向の上記一方側において減衰部３ｂに重ならない位置で切欠部３ｃの近傍に配置された光拡散用のヒータ６と、減衰部３の幅方向の上記一方側において減衰部３ｂに一部が重なるように配置された挿入損失抑制用のヒータ７とを備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力用光導波路を通して入力した光を減衰させて出力用光導波路へ出力する光減衰用光導波路を備え、光減衰用光導波路は、入力用光導波路から離れるほど幅を広くした拡散部と、拡散部と出力用光導波路との間に介在し出力用光導波路に近づくほど幅を狭くした減衰部とで構成され、減衰部は、幅方向の一方側に切欠部を設けることで非対称に形成されてなることを特徴とする光減衰器。
【請求項２】
前記減衰部の幅方向の他方側において前記減衰部の厚み方向で前記減衰部に一部が重なるように配置された光減衰用のヒータを備えてなることを特徴とする請求項１記載の光減衰器。
【請求項３】
前記減衰部の幅方向の前記一方側において前記減衰部と前記減衰部の厚み方向で重ならない位置で前記切欠部の近傍に配置され前記拡散部内で拡散した光を前記減衰部の外へ拡散させるための光拡散用のヒータを備えてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光減衰器。
【請求項４】
前記出力用光導波路の光軸を前記入力用光導波路の光軸の延長線上からずらしてあることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光減衰器。
【請求項５】
前記出力用光導波路は、前記減衰部の近傍に、前記減衰部から遠い部位に比べて幅狭の細幅部が形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光減衰器。
【請求項６】
前記減衰部の幅方向の前記一方側において前記減衰部の厚み方向で前記減衰部に一部が重なるように配置された挿入損失抑制用のヒータを備えてなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の光減衰器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路型の光減衰器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、波長多重通信システムにおいて各波長毎に信号強度を調整する目的などで使用する光減衰器として、熱光学効果を利用したマッハツェンダー型の可変光減衰器が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。上記非特許文献１に開示されたマッハツェンダー型の可変光減衰器は、図６に示すように入力用光導波路４１と出力用光導波路４２との間に介在する２つの光導波路４３ａ，４３ｂそれぞれに厚み方向で重なるように配置された２つのヒータ４４ａ，４４ｂを備えており、光の干渉度合いを熱で制御して光を減衰させるものである。なお、この可変光減衰器は、ヒータ４４ａ（またはヒータ４４ｂ）への投入電力に対する光出力の特性が図７中に実線で示した「イ」のような振動解となるように設計されている。
【０００３】
また、光導波路型の光減衰器としては、材料の熱光学特性を利用した可変光減衰器も提案されている（例えば、特許文献１参照）。上記特許文献１に開示された可変光減衰器は、図８に示すように、コア５１とクラッド５２とからなる光導波路５３の上面にヒータ５４を設けるとともに下面に放熱板５５を設けたものであって、ヒータ５４へ通電して光導波路５３を加熱することで光導波路５３の屈折率を制御して光を減衰させるものである。
【０００４】
また、光導波路型の光減衰器としては、高次モード発生器を利用した可変光減衰器も提案されている（例えば、特許文献２参照）。上記特許文献２に開示された可変光減衰器は、図９に示すように、単一モードの光を導波する入力用光導波路６１と、単一モードの光を導波する出力用光導波路６２と、入力用光導波路６１および出力用光導波路６２よりも幅広であって高次モードを導波させることができる多重モード光導波路６４と、入力用光導波路６１と多重モード光導波路６４との間に介在するテーパ導波路６３と、多重モード光導波路６４と出力用光導波路６２との間に介在するテーパ導波路６５と、多重モード光導波路６４に所定角度で交差するように配置されたヒータ６６とを備え、ヒータ６６へ通電して多重モード導波路６４を加熱することにより、光を減衰させるようになっている。
【０００５】
【非特許文献１】
小泉真理、外３名，「低消費電力ポリマ可変光減衰器」，２０００年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会，Ｃ−３−６５，ｐ．１９１
【特許文献１】
特開２０００−２４１７７４号公報（第３頁−第４頁、図１、図２）
【特許文献２】
特開２００２−１６２６５４号公報（第３頁−第４頁、図２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記非特許文献１の可変光減衰器では光の干渉を利用して減衰利得の制御を行っているので、ヒータ４４ａ（またはヒータ４４ｂ）への投入電力に対して光出力が図７中に実線「イ」で示すような振動解をもつという問題があり、しかも、光出力がヒータ４４ａ（またはヒータ４４ｂ）への投入電力や周囲温度の変化に敏感であるという問題があった。その上、ヒータ４４ａ（またはヒータ４４ｂ）への投入電力に対する光出力の特性が図７中に実線で示した「イ」のように設計されているにもかかわらず同図中に一点鎖線で示した「ロ」や破線で示した「ハ」のようにずれてしまい減衰効果が低くなってしまうことがあるという問題があった。なお、投入電力に対する光出力の特性が実線「イ」から破線「ロ」や破線「ハ」のように変化する原因としては、光学定数の面内での不均一性の他に、光導波路４３ａ，４３ｂの一部の幅が設計値よりも細く形成されてしまうことや、光導波路４３ａ，４３ｂの厚みが面内でばらついてしまうことなどが挙げられる。
【０００７】
また、上記特許文献１の可変光減衰器は、構造が単純であるという利点があるものの、投入電力に対する光の減衰効果が低く、消費電力が多くなってしまうという欠点があった。
【０００８】
なお、上記特許文献２の可変光減衰器では、多重モード光導波路６４の幅が入力用光導波路６１および出力用光導波路６２に比べて幅広に形成されているので、多重モード光導波路６４で光のパワー分布が乱れ、光信号波形が劣化してしまうという欠点があった。
【０００９】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、光の減衰効果の高い光導波路型の光減衰器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、入力用光導波路を通して入力した光を減衰させて出力用光導波路へ出力する光減衰用光導波路を備え、光減衰用光導波路は、入力用光導波路から離れるほど幅を広くした拡散部と、拡散部と出力用光導波路との間に介在し出力用光導波路に近づくほど幅を狭くした減衰部とで構成され、減衰部は、幅方向の一方側に切欠部を設けることで非対称に形成されてなることを特徴とする。この構成によれば、減衰部の幅方向の一方側に切欠部を設けることで減衰部が非対称に形成されているので、光の減衰効果を高めることができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記減衰部の幅方向の他方側において前記減衰部の厚み方向で前記減衰部に一部が重なるように配置された光減衰用のヒータを備えてなることを特徴とする。この構成によれば、光減衰用のヒータへの投入電力を制御することで前記切欠部を通して外側へ放射される光を制御することができ、光の減衰効果をより高めることができるとともに、光の減衰量を制御することができる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記減衰部の幅方向の前記一方側において前記減衰部と前記減衰部の厚み方向で重ならない位置で前記切欠部の近傍に配置され前記拡散部内で拡散した光を前記減衰部の外へ拡散させるための光拡散用のヒータを備えてなることを特徴とする。この構成によれば、光拡散用のヒータへ通電することによって、前記拡散部内で拡散した光が前記出力用光導波路に集まるのを阻害することができて光の減衰効果をより高めることができ、光拡散用のヒータへの投入電力を制御することで光の減衰量を制御することができる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記出力用光導波路の光軸を前記入力用光導波路の光軸の延長線上からずらしてあることを特徴とする。この構成によれば、前記出力用光導波路の光軸が前記入力用光導波路の光軸の延長線上からずれていない場合に比べて、光の減衰効果を高めることができる。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記出力用光導波路は、前記減衰部の近傍に、前記減衰部から遠い部位に比べて幅狭の細幅部が形成されてなることを特徴とする。この構成によれば、光の信号波形の劣化の原因となる不要な光を細幅部の外側へ拡散させることができるから、前記出力用光導波路に細幅部が形成されずに前記出力用光導波路が一定幅に形成されている場合に比べて、光の減衰に伴う光信号の劣化を抑えることができる。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、前記減衰部の幅方向の前記一方側において前記減衰部の厚み方向で前記減衰部に一部が重なるように配置された挿入損失抑制用のヒータを備えてなることを特徴とする。この構成によれば、挿入損失抑制用のヒータへの投入電力を制御することによって、前記光減衰用光導波路の非対称性に伴う挿入損失の増加を抑制することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本実施形態の光減衰器は、光導波路型の可変光減衰器であって、図１に示すように、入力用光導波路１を通して入力した光を減衰させて出力用光導波路２へ出力する光減衰用光導波路３を備えている。ここに、光減衰用光導波路３は入力用光導波路１および出力用光導波路２それぞれと連続している。また、各光導波路１〜３はクラッド層４に埋設されたコアにより構成してある。コアはクラッド層４よりも屈折率が高い材料（例えば、ガラス、合成樹脂、半導体など）により形成してあり、コアおよびクラッド層４のいずれも温度上昇により屈折率が低下する。なお、以下では、図１（ｂ）の左右方向を上下方向、図１（ａ）の上下方向を左右方向と規定して説明する。
【００１７】
光減衰用光導波路３は、入力用光導波路１および出力用光導波路２よりも幅広であって、入力用光導波路１の光軸Ｍ１（図４参照）に沿った方向において入力用光導波路１から離れるほど左右方向の幅が徐々に広くなるように形成された拡散部３ａと、拡散部３ａと出力用光導波路２との間に介在し出力用光導波路２に近づくほど左右方向の幅が狭くなるように形成された減衰部３ｂとで構成されている。ここに、減衰部３ｂは、左右方向（幅方向）の一方側（図１（ａ）における上側）に切欠部３ｃを設けることで左右が非対称となる平面形状に形成されている。
【００１８】
また、本実施形態の光減衰器は、減衰部３ｂの幅方向の他方側（図１（ａ）における下側）において減衰部３ｂに上下方向（減衰部３ｂの厚み方向）で一部が重なるように配置された光減衰用のヒータ５と、減衰部３ｂの幅方向の上記一方側において減衰部３ｂに上下方向で重ならない位置で切欠部３ｃの近傍に配置された光拡散用のヒータ６と、減衰部３ｂの幅方向の上記一方側において減衰部３ｂに上下方向で一部が重なるように配置された挿入損失抑制用のヒータ７とを備えている。ここにおいて、各ヒータ５〜７は、クラッド層４上に形成されており、各ヒータ５〜７それぞれへの通電状態を制御することにより各ヒータ５〜７それぞれ近傍におけるクラッド層４およびコアの温度が上昇し屈折率が低下する。
【００１９】
また、本実施形態の光減衰器は、出力用光導波路２の光軸Ｍ２（図４参照）を入力用光導波路１の光軸Ｍ１の延長線上から出力用光導波路２の幅方向へずらしてある（減衰部３ｂにおいて切欠部３ｃが形成されている側とは反対側へずらしてある）。ここにおいて、出力用光導波路２は、減衰部３ｂの近傍に、減衰部３ｂから遠い部位２ｂに比べて幅狭の細幅部２ａが形成されている。
【００２０】
以上説明した本実施形態の光減衰器では、光減衰用光導波路３が、入力用光導波路１の光軸Ｍ１に沿った方向において入力用光導波路１から離れるほど左右方向の幅が徐々に広くなるように形成された拡散部３ａと、拡散部３ａと出力用光導波路２との間に介在し出力用光導波路２に近づくほど左右方向の幅が狭くなるように形成された減衰部３ｂとで構成されており、図４中に実線の矢印で示したように入力用光導波路１を通して光減衰用光導波路３へ伝搬された光は拡散部３ａにて拡散された後、出力用光導波路２へ伝搬される。ただし、本実施形態の光減衰器では、減衰部３ｂが左右方向の上記一方側に切欠部３ｃを設けることで左右非対称となる平面形状に形成されているので、拡散部３ａから減衰部３ｂへ導かれた光の一部が図２中に破線の矢印で示したように減衰部３ｂの切欠部３ｃを通してクラッド層４へ放射されクラッド層４を通して外部へ拡散するので、光の減衰効果を高めることができる。要するに、本実施形態の光減衰器は、減衰部３ｂに形成する切欠部３ｃの形状を制御することで光減衰特性を制御することができるものであり、設計通りに製造するのが容易である。
【００２１】
また、本実施形態の光減衰器は、減衰部３ｂの幅方向の上記他方側において減衰部３ｂに上下方向で一部が重なるように配置された光減衰用のヒータ５を備えているので、光減衰用のヒータ５へ通電してヒータ５周辺のクラッド層４および減衰部３ｂを加熱して屈折率分布を変化させることによって、図３（ａ）中に実線の矢印で示すように入力用光導波路１から拡散部３ａへ導かれた光が減衰部３ｂの切欠部３ｃ側へ導かれやすくなり、図３（ａ）中に破線の矢印で示すように切欠部３ｃを通してクラッド層４へ放射されやすくなるから、光減衰用のヒータ５への投入電力を制御することで切欠部３ｃを通して外側へ放射される光の量を制御することができ、光の減衰効果をより高めることができるとともに、光の減衰量を制御することができる。
【００２２】
また、本実施形態の光減衰器は、減衰部３ｂの幅方向の上記一方側において減衰部３ｂに上下方向で重ならない位置で切欠部３ｃの近傍に配置され拡散部３ａ内で拡散した光を減衰部３ｂの外へ拡散させるための光拡散用のヒータ６を備えているので、光拡散用のヒータ６へ通電することによって、図３（ｂ）中に実線の矢印で示すように入力用光導波路１から拡散部３ａへ導かれ拡散部３ａ内で拡散した光がコアに沿って出力用光導波路２に集まるのを阻害することができて、図３（ｂ）中に破線の矢印で示したようにクラッド層４へ放射されやすくなるから、光の減衰効果をより高めることができ、光拡散用のヒータ６への投入電力を制御することで光の減衰量を制御することができる。
【００２３】
また、本実施形態の光減衰器は、図４に示すように、出力用光導波路２の光軸Ｍ２を入力用光導波路１の光軸Ｍ１の延長線上から出力用光導波路２の幅方向へずらしてあるので、出力用光導波路２の光軸Ｍ２が入力用光導波路１の光軸Ｍ１の延長線上からずれていない場合に比べて、光の減衰効果を高めることができる。ここにおいて、出力用光導波路２は、減衰部３ｂの近傍に、減衰部３ｂから遠い部位２ｂに比べて幅狭の細幅部２ａが形成されているので、光の信号波形の劣化の原因となる不要な光を図５中に破線の矢印で示すように細幅部２ａの外側へ拡散させることができるから、出力用光導波路２に細幅部２ａが形成されずに出力用光導波路２が一定幅に形成されている場合に比べて、光の減衰に伴う光信号の劣化を抑えることができる。
【００２４】
ところで、本実施形態の光減衰器は、減衰部３ｂが左右非対称の形状に形成されていることに伴って挿入損失が増加してしまうが、減衰部３ｂの幅方向の上記一方側において減衰部３ｂに上下方向で一部が重なるように配置された挿入損失抑制用のヒータ７を備えているので、挿入損失抑制用のヒータ７へ通電することにより、図３（ｃ）中に実線の矢印で示すように入力用光導波路１から拡散部３ａへ導かれ拡散部３ａ内で拡散した光が出力用光導波路２へ導かれやすくなるから、挿入損失抑制用のヒータ７への投入電力を制御することによって、光減衰用光導波路３の非対称性に伴う挿入損失の増加を抑制することができる。要するに、挿入損失抑制用のヒータ７への投入電力を制御することによって、挿入損失と光減衰特性のバランスをとることができる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、入力用光導波路を通して入力した光を減衰させて出力用光導波路へ出力する光減衰用光導波路を備え、光減衰用光導波路は、入力用光導波路から離れるほど幅を広くした拡散部と、拡散部と出力用光導波路との間に介在し出力用光導波路に近づくほど幅を狭くした減衰部とで構成され、減衰部は、幅方向の一方側に切欠部を設けることで非対称に形成されてなるものであり、減衰部の幅方向の一方側に切欠部を設けることで減衰部が非対称に形成されているので、光の減衰効果を高めることができるという効果がある。
【００２６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記減衰部の幅方向の他方側において前記減衰部の厚み方向で前記減衰部に一部が重なるように配置された光減衰用のヒータを備えているので、光減衰用のヒータへの投入電力を制御することで前記切欠部を通して外側へ放射される光を制御することができ、光の減衰効果をより高めることができるとともに、光の減衰量を制御することができるという効果がある。
【００２７】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記減衰部の幅方向の前記一方側において前記減衰部と前記減衰部の厚み方向で重ならない位置で前記切欠部の近傍に配置され前記拡散部内で拡散した光を前記減衰部の外へ拡散させるための光拡散用のヒータを備えているので、光拡散用のヒータへ通電することによって、前記拡散部内で拡散した光が前記出力用光導波路に集まるのを阻害することができて光の減衰効果をより高めることができ、光拡散用のヒータへの投入電力を制御することで光の減衰量を制御することができるという効果がある。
【００２８】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記出力用光導波路の光軸を前記入力用光導波路の光軸の延長線上からずらしてあるので、前記出力用光導波路の光軸が前記入力用光導波路の光軸の延長線上からずれていない場合に比べて、光の減衰効果を高めることができるという効果がある。
【００２９】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記出力用光導波路は、前記減衰部の近傍に、前記減衰部から遠い部位に比べて幅狭の細幅部が形成されているので、光の信号波形の劣化の原因となる不要な光を細幅部の外側へ拡散させることができるから、前記出力用光導波路に細幅部が形成されずに前記出力用光導波路が一定幅に形成されている場合に比べて、光の減衰に伴う光信号の劣化を抑えることができるという効果がある。
【００３０】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、前記減衰部の幅方向の前記一方側において前記減衰部の厚み方向で前記減衰部に一部が重なるように配置された挿入損失抑制用のヒータを備えているので、挿入損失抑制用のヒータへの投入電力を制御することによって、前記光減衰用光導波路の非対称性に伴う挿入損失の増加を抑制することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面図、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。
【図２】同上の動作説明図である。
【図３】同上の動作説明図である。
【図４】同上の動作説明図である。
【図５】同上の動作説明図である。
【図６】従来例を示す概略構成図である。
【図７】同上の動作説明図である。
【図８】他の従来例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図９】別の従来例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１  入力用光導波路
２  出力用光導波路
２ａ  細幅部
３  光減衰用光導波路
３ａ  拡散部
３ｂ  減衰部
３ｃ  切欠部
４  クラッド層
５  ヒータ
６  ヒータ
７  ヒータ
【図１】
2004325601.tif 000003
【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】
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