(57)【要約】【課題】小型化してもＹ分岐光導波路における分岐比のばらつきが大きくならない分岐光導波路装置を提供する。【解決手段】入力導波路４０１，４０２とその入力導波路４０１，４０２から分岐されるＹ分岐光導波路４１１とを有する分岐光導波路装置において、上記入力導波路４０１，４０２はその入力導波路４０１，４０２の入力端よりも細く形成されたテーパ構造を有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力導波路とその入力導波路から分岐されるＹ分岐光導波路とを有する分岐光導波路装置において、上記入力導波路はその入力導波路の入力端よりも細く形成されたテーパ構造を有することを特徴とする分岐光導波路装置。
【請求項２】
上記Ｙ分岐光導波路は曲線導波路により多段に接続されていると共に上記Ｙ分岐光導波路の配置角が０度より大きく２０度以下である請求項１記載の分岐光導波路装置。
【請求項３】
上記曲線導波路は正弦曲線の半周期分の形状をしている請求項２記載の分岐光導波路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムにおける光信号の分配に用いられるＹ分岐光導波路を有する分岐光導波路装置に係り、特に２本の入力導波路とＮ本の出力導波路とを有する２×Ｎ（Ｎ＝４，８，１６，３２，…）−Ｙ分岐光導波路装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光通信システムにおける光信号の分配には、分岐光導波路装置が用いられている。
【０００３】
この分岐光導波路装置としては、例えば２本の入射導波路を持ち、光パワーを等分配するためのＹ分岐光導波路が１段以上接続された２×Ｎ（Ｎ＝４，８，１６，３２，…）−Ｙ分岐光導波路装置が知られている。
【０００４】
従来技術の２×Ｎ（Ｎ＝４，８，１６，３２，…）−Ｙ分岐光導波路装置として、図４（ａ）に２×４スプリッタの外観図を示し、図４（ｂ）にその側面図を示す。
【０００５】
図４（ｂ）に示すように、２×４スプリッタは、石英基板１０１上にコア１０２の層が形成され、さらにコア１０２の周囲をクラッド１０３により取り囲んだ光導波路回路構造を有している。コア１０２とクラッド１０３との比屈折率差Δは、０．３％である。
【０００６】
図４（ａ）に示すように、２×４スプリッタは、基板の縁部に入力端を有し平行な２本の入力導波路１０４，１０５と、これらの入力導波路１０４，１０５の出力側に接続された２×２カプラ１０６と、この２×２カプラ１０６の出力側にそれぞれ接続されたＹ字型構造を有するＹ分岐光導波路１１１と、これらのＹ分岐光導波路１１１の出力側にそれぞれ接続され、入力端の反対側の縁部に出力端を有し平行な４本の出力導波路１０７〜１１０とで主に構成されている。
【０００７】
この２×４スプリッタにあっては、入力導波路１０４，１０５及び出力導波路１０７〜１１０は直線導波路１１２からなり、２×２カプラ１０６はマッハツェンダ導波路１１３からなる。さらに２×２カプラ１０６とＹ分岐光導波路１１１とは２π周期のｓｉｎ（正弦）曲線導波路１１５で接続されており、Ｙ分岐光導波路１１１と出力導波路１０７〜１１０とは２π周期のｓｉｎ曲線導波路１１４で接続されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００８】
従来、分岐光導波路装置の大きさを小さくするには、ｓｉｎ曲線導波路１１４，１１５の曲線部における最小曲げ半径を小さくしている。しかし、曲線部の最小曲げ半径を小さくするに従い伝搬損失が増加するので、最小曲げ半径を小さくするには限界がある。
【０００９】
このため、図５に示すように、Ｙ分岐光導波路同士を接続する曲線導波路として、正弦曲線の半周期分の形状で形成された曲線導波路２０１を用い（例えば、特許文献１参照。）、さらにその曲線導波路２０１とＹ分岐光導波路２０７との接続部分では、入力導波路２０２に対してＹ分岐光導波路２０７を斜めに接続することによって、伝搬損失を最小にしつつ素子の大きさを小さくすることができる（例えば、特許文献２参照。）。
【００１０】
【非特許文献１】
１９９２年電子情報通信学会秋季大会  予稿集４−２０６頁
【特許文献１】
特開２００２−０６２４４５号公報
【特許文献２】
特開２００１−２０８９２５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の分岐光導波路装置は、外部より光導波路回路に入射される光が完全には固有モードに変換されないため、固有モードの光の周囲に漏れ光が生じることは避けられない。特に２×Ｎ−Ｙ分岐光導波路において、入力導波路１０４，１０５が２本であるために、漏れ光の影響によりＹ分岐光導波路１１１における分岐比のばらつきが大きく生じてしまう。
【００１２】
このように、従来技術では、分岐光導波路装置の大きさを小さくすることはできるが、Ｙ分岐光導波路１１１における分岐比のばらつきを低減することができなかった。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、小型化してもＹ分岐光導波路における分岐比のばらつきが大きくならない分岐光導波路装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、入力導波路とその入力導波路から分岐されるＹ分岐光導波路とを有する分岐光導波路装置において、上記入力導波路はその入力導波路の入力端よりも細く形成されたテーパ構造を有するものである。
【００１５】
すなわち、本発明の要旨は、入力導波路として、従来の単なる直線導波路に代えて、テーパ構造によりコア幅を一旦細くし、適宜な長さを経て再びテーパ構造により元のコア幅に戻した直線導波路を用いることにある。
【００１６】
このような構成によれば、入力導波路の中間部の手前側のテーパ構造部により漏れ光が導波方向に対して外側に広がっていって排除され、また奥側のテーパ構造部により漏れ光を取り除いた固有モードの光が伝播されるため、漏れ光が他の光導波路を伝播する光に影響を与えない。
【００１７】
また、上記Ｙ分岐光導波路は曲線導波路により多段に接続されていると共に上記Ｙ分岐光導波路の配置角が０度より大きく２０度以下であることが好ましい。
【００１８】
このような構成によれば、Ｙ分岐導波路と曲線導波路との接続部分で伝搬損失が増大しない。
【００１９】
また、上記曲線導波路は正弦曲線の半周期分の形状をしていることが好ましい。
【００２０】
このような構成によれば、曲線導波路の長さを正弦曲線導波路のほぼ半分にできるので、装置をより小型化できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２２】
図１は本発明の一実施の形態を示す２×４スプリッタの外観図である。
【００２３】
図１に示すように、２×４スプリッタは、基板の縁部に入力端を有し平行な２本の入力導波路４０１，４０２と、これらの入力導波路４０１，４０２の出力側に接続された２×２カプラ４０３と、この２×２カプラ４０３の出力側にそれぞれ接続されたＹ字型構造を有するＹ分岐光導波路４１１と、これらのＹ分岐光導波路４１１の出力側にそれぞれ接続され、入力端と反対側の縁部に出力端を有し平行な４本の出力導波路４０４〜４０７とで主に構成されている。
【００２４】
この２×４スプリッタにあっては、入力導波路４０１，４０２はテーパ構造を有する直線導波路４０８からなり、出力導波路４０４〜４０７は直線導波路４１３からなる。さらに、Ｙ分岐光導波路４１１は配置角が０度より大きく２０度以下になっている。
【００２５】
ここで、配置角とは、入力導波路４０１，４０２に対して幅方向外側に向かって傾いた角度のことを言う。
【００２６】
また、２×２カプラ４０３はマッハツェンダ導波路４０９からなる。さらに２×２カプラ４０３とＹ分岐光導波路４１１とは正弦曲線の半周期分の形状の曲線導波路４１０で接続されており、Ｙ分岐光導波路４１１と出力導波路４０４〜４０７とは２π周期のｓｉｎ曲線導波路４１２で接続されている。
【００２７】
図２は、図１の入力導波路４０１，４０２の拡大図である。
【００２８】
図２に示すように、入力導波路４０１，４０２は、直線導波路部３０１ａ，３０１ｂにテーパ部３０２ａ，３０２ｂを介してその直線導波路部３０１ａ，３０１ｂよりもコア幅の細い中間部３０３が形成されている。
【００２９】
次に、図１の２×４スプリッタの作用を説明する。
【００３０】
外部より光導波路回路に入射された光は、完全には固有モードに変換されないため、固有モードの光３０４の周囲に漏れ光３０５を有している。しかし、漏れ光３０５は、入力導波路４０１，４０２の中間部３０３の手前側のテーパ部３０２ａを通ると、導波方向に対して外側に広がっていって排除される。そして、漏れ光３０５が取り除かれた固有モードの光３０４のみが奥側のテーパ部３０２ｂを通って伝播される。
【００３１】
さらに、入力導波路４０１，４０２を伝播した光は、マッハツェンダ導波路４０９及び曲線導波路４１０を通ってＹ分岐導波路４１１に入射する。
【００３２】
このとき、Ｙ分岐光導波路４１１が入力導波路４０１，４０２に対して０度より大きく２０度以下の角度に傾いて配置されているため、曲線導波路４１０とＹ分岐光導波路４１１との接続部分での伝搬損失が小さくなる。
【００３３】
そして、Ｙ分岐光導波路４１１により光パワーが等分配された光は、それぞれ２π周期のｓｉｎ曲線導波路４１２を通り、出力導波路４０４〜４０７より外部に出射する。
【００３４】
このように、本実施の形態は、漏れ光３０５を導波方向に対して外側に広がって行かせることで排除できるので、漏れ光３０５が他の光導波路を伝播する光に影響を与えない。そのため、小型化してもＹ分岐光導波路４１１における分岐比のばらつきが大きくならない。
【００３５】
また、本実施の形態は、マッハツェンダ導波路４０３とＹ分岐光導波路４１１とを接続する曲線導波路４１０の長さをｓｉｎ曲線導波路のほぼ半分の長さにできるので、装置をより小型化できる。
【００３６】
次に、本発明の他の実施の形態について詳述する。
【００３７】
図３は本発明の他の実施の形態を示す２×８スプリッタの外観図である。
【００３８】
図３に示すように、２×８スプリッタは、基板の縁部に入力端を有し平行な２本の入力導波路５０１，５０２と、これらの入力導波路５０１，５０２の出力側に接続された２×２カプラ５０３と、この２×２カプラ５０３の出力側に接続され、２段のＹ字型構造を有するＹ分岐光導波路５１２，５１３と、これらのＹ分岐光導波路５１２，５１３の出力側にそれぞれ接続され、入力端と反対側の縁部に出力端を有し平行な８本の出力導波路５０４〜５１１とで主に構成されている。
【００３９】
入力導波路５０１，５０２はテーパ構造を有する直線導波路からなり、出力導波路５０４〜５１１は直線導波路からなる。さらに、異なる段のＹ分岐光導波路５１２，５１３同士は、曲線導波路５１４により接続されている。導波方向の手前側のＹ分岐光導波路５１２は、入力導波路５０１，５０２に対して幅方向外側に向かって所定の角度に傾いて配置されている。そして、導波方向の奥側のＹ分岐光導波路５１３は、そのＹ分岐光導波路５１２に対して幅方向外側に向かって傾いて配置されている。なお、このＹ分岐光導波路５１３の配置角は２０度以下である。
【００４０】
また、２×２カプラ５０３はマッハツェンダ導波路からなる。さらに２×２カプラ５０３と手前側のＹ分岐光導波路５１２とは正弦曲線の半周期分の形状の曲線導波路５１５で接続されており、奥側のＹ分岐光導波路５１３と出力導波路５０４〜５１１とは２π周期のｓｉｎ曲線導波路５１６で接続されている。
【００４１】
入力導波路５０１，５０２は、図３に示したように、直線導波路部３０１ａ，３０１ｂにテーパ部３０２ａ，３０２ｂを介してその直線導波路部３０１ａ，３０１ｂよりもコア幅の細い中間部３０３が形成されている。
【００４２】
このように、本発明を２×８スプリッタに適用しても、上述した２×４スプリッタと同様に、漏れ光３０５を導波方向に対して外側に広がって行かせることで排除できるので、漏れ光３０５が他の光導波路を伝播する光に影響を与えない。そのため、小型化してもＹ分岐光導波路５１２，５１３における分岐比のばらつきが大きくならない。
【００４３】
また、本実施の形態は、２×２カプラ５０３とＹ分岐光導波路５１２とを接続する曲線導波路５１５及びＹ分岐光導波路５１２，５１３同士を接続する曲線導波路５１４の長さをｓｉｎ曲線導波路のほぼ半分の長さにできるので、装置を大幅に小型化できる。
【００４４】
尚、本実施の形態では、２本の入力導波路を有する２×Ｎ−Ｙ分岐光導波路装置として、１段のＹ分岐光導波路を備えた２×４スプリッタと、２段のＹ分岐光導波路を備えた２×８スプリッタとを用いて説明したが、３段以上のＹ分岐導波路を備えた分岐導波路装置にも適用できることは言うまでもない。
【００４５】
また、本実施の形態にあっては、２本の入力導波路とＮ本の出力導波路とを有する２×Ｎ−Ｙ分岐光導波路装置に本発明を適用したが、他の実施の形態として、１本の入力導波路とＮ本の出力導波路とを有する１×Ｎ（Ｎ＝４，８，１６，３２，…）スプリッタにも適用できることは言うまでもない。
【００４６】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、小型化してもＹ分岐光導波路における分岐比のばらつきが大きくならない分岐光導波路装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す２×４スプリッタの外観図である。
【図２】図１の入力導波路の拡大図である。
【図３】本発明の他の実施の形態を示す２×８スプリッタの外観図である。
【図４】（ａ）は従来の２×４スプリッタの外観図であり、（ｂ）はその側面図である。
【図５】斜めに配置されたＹ分岐光導波路の外観図である。
【符号の説明】
４０１，４０２  入力導波路
４０３  ２×２カプラ
４０４〜４０７  出力導波路
４０８  テーパ構造を有する直線導波路
４０９  マッハツェンダ導波路
４１０  曲線導波路
４１１  Ｙ分岐光導波路
４１２  ｓｉｎ曲線導波路
４１３  直線導波路
【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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