(57)【要約】【課題】方向性結合器やＭＭＩの欠点を克服し、寸法精度によって特性が変動するということがほとんどなく、作製が容易で、小型化を促進させることができる光デバイスを提供する。【解決手段】光デバイス１０は、低屈折率のクラッド層１４中に高屈折率の第１及び第２の光導波路２２及び２８が並べて形成された光合分波機能を有する。また、第１及び第２の光導波路２２及び２８の互いに平行とされた部分に対して共に接触し、かつ、クラッド層１４の屈折率よりも高い屈折率を有する層３０が形成されている。層３０のうち、第１及び第２の光導波路２２及び２８の間に位置する部分３０ａの厚みをｔｍ１、第１及び第２の光導波路２２及び２８の各厚みをｔｃとしたとき、ｔｍ１＜ｔｃを満足する。【選択図】図２
2004294907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低屈折率のクラッド層中に高屈折率の少なくとも２つの光導波路が並べて形成された光合分波機能を有する光デバイスにおいて、
前記少なくとも２つの光導波路の各一部に対して共に接触し、かつ、前記クラッド層の屈折率よりも高い屈折率を有する層を有し、
前記層のうち、前記２つの光導波路の間に位置する部分の厚みをｔｍ、前記２つの光導波路の各厚みをｔｃとしたとき、
ｔｍ＜ｔｃ
を満足することを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
請求項１記載の光デバイスにおいて、
前記層の一主面に前記２つの光導波路が形成されていることを特徴とする光デバイス。
【請求項３】
請求項１記載の光デバイスにおいて、
前記２つの光導波路の前記各一部を覆うように前記層が形成されていることを特徴とする光デバイス。
【請求項４】
請求項１記載の光デバイスにおいて、
前記２つの光導波路の互いに対向する面の間に前記層が介在されていることを特徴とする光デバイス。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光デバイスにおいて、
前記クラッド層の屈折率をＮ０、前記２つの光導波路の屈折率をＮｃ、前記層のうち、前記２つの光導波路の間に位置する部分の屈折率をＮｍ１としたとき、
Ｎ０＜Ｎｍ１≠Ｎｃ
を満足することを特徴とする光デバイス。
【請求項６】
請求項５記載の光デバイスにおいて、
前記２つの光導波路の屈折率Ｎｃと、前記層のうち、前記２つの光導波路の間に位置する部分の屈折率Ｎｍ１との関係が、
Ｎｍ１＞Ｎｃ
であることを特徴とする光デバイス。
【請求項７】
請求項５記載の光デバイスにおいて、
前記２つの光導波路の屈折率Ｎｃと、前記層のうち、前記２つの光導波路の間に位置する部分の屈折率Ｎｍ１との関係が、
Ｎｍ１＜Ｎｃ
であることを特徴とする光デバイス。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光デバイスにおいて、
前記２つの光導波路間の中心を通る線の方向をｘ方向と定義し、前記中心を通る線を含む面内であって、かつ、前記ｘ方向と直交する方向をｙ方向と定義し、
前記層のｙ方向に沿った幅をＷｍ、前記２つの光導波路の互いに対向する面とは反対の面をｙ方向に沿って結ぶ線分の距離をＷａとしたとき、
Ｗｍ＞Ｗａ
であることを特徴とする光デバイス。
【請求項９】
請求項８記載の光デバイスにおいて、
前記２つの光導波路は、前記中心を通る線について線対称で配置されていることを特徴とする光デバイス。
【請求項１０】
請求項９記載の光デバイスにおいて、
前記２つの光導波路は、互いに平行とされた部分を有することを特徴とする光デバイス。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか１項に記載の光デバイスにおいて、
前記層のうち、前記２つの光導波路の間に位置する部分の屈折率をＮｍ１、前記層のうち、一方の光導波路の外側に位置する部分の屈折率をＮｍ２、前記層のうち、他方の光導波路の外側に位置する部分の屈折率をＮｍ３としたとき、
Ｎｍ１≧Ｎｍ２
Ｎｍ１≧Ｎｍ３
であることを特徴とする光デバイス。
【請求項１２】
請求項１記載の光デバイスにおいて、
前記クラッド層は、第１のクラッド層及び第２のクラッド層が積層されて構成され、上層に積層された前記第２のクラッド層中に前記２つの光導波路が形成されていることを特徴とする光デバイス。
【請求項１３】
請求項１２記載の光デバイスにおいて、
前記層のうち、前記２つの光導波路の間に位置する部分の屈折率をＮｍ１、前記２つの光導波路の屈折率をＮｃ、前記第１のクラッド層の屈折率をＮ０１、前記第２のクラッド層の屈折率をＮ０２とし、かつ、Ｎ０２≧Ｎ０１のとき、
Ｎｍ１≧Ｎｃ
であることを特徴とする光デバイス。
【請求項１４】
請求項１２記載の光デバイスにおいて、
前記層のうち、前記２つの光導波路の間に位置する部分の屈折率をＮｍ１、前記２つの光導波路の屈折率をＮｃ、前記第１のクラッド層の屈折率をＮ０１、前記第２のクラッド層の屈折率をＮ０２とし、かつ、Ｎ０１≧Ｎ０２のとき、
Ｎｃ≧Ｎｍ１
であることを特徴とする光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムに用いられる光合分波機能（あるいは光分岐結合機能）をもった光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光合分波回路は、波長の異なる複数の光信号を１つの出力に合波したり、多重化された波長の異なる複数の光信号を波長ごとの複数の出力に分波する機能を持ち、例えば光波長多重（ＷＤＭ）伝送システムに使用される。
【０００３】
光合分波回路としては、方向性結合器（例えば特許文献１及び特許文献２参照）や多モード干渉導波路（ＭＭＩ：例えば特許文献３参照）が代表的であり、動作原理として光導波路の基本モード（対称モード）と一次モード（反対称モード）との干渉効果を用いている。
【０００４】
そして、方向性結合器１００は、例えば図１９に示すように、クラッド層１０２中に互いに等しい幅Ｗｃを有する２本の光導波路（第１及び第２の光導波路１０４及び１０６）を平行配置し、かつ、完全結合長でエバネッセント結合が可能となるように互いに近接したギャップ長Ｌｇで配置することで、全長Ｌｍ（＝結合導波路距離）の結合部１０８を構成するようにしている。
【０００５】
このような方向性結合器１００は、結合部１０８での損失が低いという効果がある。しかし、第１及び第２の光導波路１０４及び１０６の幅Ｗｃ、第１及び第２の光導波路１０４及び１０６のギャップ長Ｌｇの寸法精度により、特性が大きく変動するという問題がある。しかも、小型化を目的に、結合導波路距離Ｌｍを短く設定する場合、第１及び第２の光導波路１０４及び１０６のギャップ長Ｌｇを小さくする必要がある。
【０００６】
このようなことから、作製が困難であり、製品の歩留まりが悪い等の問題を有し、小型化にも限界がある。
【０００７】
一方、ＭＭＩ１１０は、図２０に示すように、クラッド層１０２中に互いに等しい幅Ｗｃを有する２本の光導波路（第１及び第２の光導波路１０４及び１０６）を平行配置し、かつ、平行な部分を覆うように矩形状のＭＭＩ領域１１２を形成して構成される。このＭＭＩ領域１１２の厚みは第１及び第２の光導波路１０４及び１０６の厚みと同じである。
【０００８】
ＭＭＩ１１０は、ＭＭＩ領域１１２の幅Ｗｍｍ以外の寸法精度を緩やかに設定することができ、方向性結合器１００よりも作製が容易になる。しかも、ＭＭＩ領域１１２の結合導波路距離Ｌｍを短くでき、小型化にも有利になる。
【０００９】
しかし、ＭＭＩ１１０は、ＭＭＩ領域１１２の幅Ｗｍｍの精度によって特性が大きく変動することから、方向性結合器１００ほどではないが、作製が困難であり、歩留まりを向上させるには限界がある。また、ＭＭＩ領域１１２において不要な高次モードが生じてしまうため、ＭＭＩ領域１１２での損失が大きくなるという問題がある。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−３１８２５３号公報（図１）
【特許文献２】
特開平６−３２４３６３号公報（図１）
【特許文献３】
特開平１０−１６０９５１号公報（図１）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、方向性結合器やＭＭＩの欠点を克服し、寸法精度によって特性が変動するということはほとんどなく、作製が容易で、小型化を促進させることができる光デバイスを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光デバイスは、低屈折率のクラッド層中に高屈折率の少なくとも２つの光導波路が並べて形成された光合分波機能を有する光デバイスにおいて、前記少なくとも２つの光導波路の各一部に対して共に接触し、かつ、前記クラッド層の屈折率よりも高い屈折率を有する層を有し、前記層のうち、前記２つの光導波路の間に位置する部分の厚みをｔｍ、前記２つの光導波路の各厚みをｔｃとしたとき、
ｔｍ＜ｔｃ
を満足することを特徴とする。
【００１３】
これにより、まず、少なくとも２つの光導波路間に前記層が形成された形となるため、２つの光導波路間を光が移動しやすくなり、その結果、結合導波路距離を短くすることができる。
【００１４】
また、前記層のうち、前記２つの光導波路の間に位置する部分の厚みｔｍを前記２つの光導波路の各厚みｔｃ未満としたので、前記層内での不要なマルチモードの励振を抑制することができる。その結果、過剰損失の変動を低減させることができ、全体的に損失を小さくすることができる。
【００１５】
このように、本発明においては、方向性結合器やＭＭＩの欠点を克服し、寸法精度によって特性が変動するということはほとんどなく、作製が容易で、小型化を促進させることができる。
【００１６】
そして、前記構成において、前記層の一主面に前記２つの光導波路が形成されていてもよいし、前記２つの光導波路の前記各一部を覆うように前記層が形成されていてもよい。あるいは、前記２つの光導波路の互いに対向する面の間に前記層が介在されていてもよい。
【００１７】
また、前記構成において、前記クラッド層の屈折率をＮ０、前記２つの光導波路の屈折率をＮｃ、前記層のうち、前記２つの光導波路の間に位置する部分の屈折率をＮｍ１としたとき、Ｎ０＜Ｎｍ１≠Ｎｃを満足するようにしてもよい。
【００１８】
この場合、Ｎｍ１＞Ｎｃとすれば、ある結合導波路距離に対して２つの光導波路間の距離を緩やかに設定することができ、作製が容易になる。また、Ｎｍ１＜Ｎｃとした場合は、損失を更に低減することができる。
【００１９】
また、前記構成において、前記２つの光導波路間の中心を通る線の方向をｘ方向と定義し、前記中心を通る線を含む面内であって、かつ、前記ｘ方向と直交する方向をｙ方向と定義し、前記層のｙ方向に沿った幅をＷｍ、前記２つの光導波路の互いに対向する面とは反対の面をｙ方向に沿って結ぶ線分の距離をＷａとしたとき、Ｗｍ＞Ｗａとしてもよい。
【００２０】
この場合、前記２つの光導波路は、前記中心を通る線について線対称で配置されていることが好ましい。更には、前記２つの光導波路は、互いに平行とされた部分を有することが好ましい。
【００２１】
また、前記構成において、前記層のうち、前記２つの光導波路の間に位置する部分の屈折率をＮｍ１、前記層のうち、一方の光導波路の外側に位置する部分の屈折率をＮｍ２、前記層のうち、他方の光導波路の外側に位置する部分の屈折率をＮｍ３としたとき、Ｎｍ１≧Ｎｍ２、Ｎｍ１≧Ｎｍ３であってもよい。
【００２２】
この場合、前記屈折率Ｎｍ２及びＮｍ３の関係が、Ｎｍ２＝Ｎｍ３でもよいし、Ｎｍ１＝Ｎｍ２＝Ｎｍ３であってもよい。
【００２３】
また、前記クラッド層は、第１のクラッド層及び第２のクラッド層が積層されて構成され、上層に積層された前記第２のクラッド層中に前記２つの光導波路が形成されていてもよい。
【００２４】
この場合、前記層のうち、前記２つの光導波路の間に位置する部分の屈折率をＮｍ１、前記２つの光導波路の屈折率をＮｃ、前記第１のクラッド層の屈折率をＮ０１、前記第２のクラッド層の屈折率をＮ０２としたとき、Ｎ０２≧Ｎ０１であれば、Ｎｍ１≧Ｎｃが好ましく、Ｎ０１≧Ｎ０２であれば、Ｎｃ≧Ｎｍ１が好ましい。これにより、更なる低損失化を図ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光デバイスを例えば光合分波回路に適用したいくつかの実施の形態例を図１〜図１８を参照しながら説明する。
【００２６】
本実施の形態に係る光デバイス１０は、図１及び図２に示すように、基板１２と、該基板１２上に形成された低屈折率のクラッド層１４と、該クラッド層１４に包含された高屈折率の光導波路（コア層）１６とを有する。
【００２７】
前記光導波路（コア層）１６は、図１に示すように、第１の光入力部１８から第１の光出力部２０にかけて形成された第１の光導波路２２と、第２の光入力部２４から第２の光出力部２６にかけて形成された第２の光導波路２８とが並べられて構成されている。これら第１及び第２の光導波路２２及び２８は、互いに平行とされた部分を有し、共に幅Ｗｃを有する。
【００２８】
そして、この実施の形態に係る光デバイス１０は、図２に示すように、第１及び第２の光導波路２２及び２８の下面に共に接触し、かつ、クラッド層１４の屈折率よりも高い屈折率を有する層３０を有する。
【００２９】
この層３０の平面からみた形状は、図１の例では、矩形状となっている。また、図２に示すように、層３０のうち、第１及び第２の光導波路２２及び２８の間に位置する部分の厚みをｔｍ１、第１及び第２の光導波路２２及び２８の各厚みをｔｃとしたとき、
ｔｍ１＜ｔｃ
である。
【００３０】
ここで、図１に示すように、第１及び第２の光導波路２２及び２８間の中心を通る線ｍの方向をｘ方向と定義し、中心を通る線ｍを含む面内であって、かつ、ｘ方向と直交する方向をｙ方向と定義すると、層３０のｙ方向に沿った幅Ｗｍと、第１及び第２の光導波路２２及び２８の互いに対向する面とは反対の面をｙ方向に沿って結ぶ線分の距離Ｗａとの関係は、Ｗｍ＞Ｗａである。もちろん、層３０の長さＬｍは、この光デバイス１０の結合導波路距離となる。
【００３１】
そして、層３０のうち、第１及び第２の光導波路２２及び２８の間に位置する部分３０ａの幅をＷｍ１（＝ギャップ長Ｌｇ）、屈折率をＮｍ１、層３０のうち、第１の光導波路２２の外側に位置する部分３０ｂの幅をＷｍ２、屈折率をＮｍ２、層３０のうち、第２の光導波路２８の外側に位置する部分３０ｃの幅をＷｍ３、屈折率をＮｍ３としたとき、
Ｗｍ２≧Ｗｍ１（＝Ｌｇ）
Ｗｍ３≧Ｗｍ１（＝Ｌｇ）
Ｎｍ１≧Ｎｍ２
Ｎｍ１≧Ｎｍ３
である。
【００３２】
好ましい寸法関係について説明すると、まず、幅については、
Ｗｍ１＝Ｗｍ２＝Ｗｍ３
である。厚みについてみると、図２に示すように、層３０のうち、第１及び第２の光導波路２２及び２８の間に位置する部分３０ａの厚みｔｍ１と、層３０のうち、第１の光導波路２２の外側に位置する部分３０ｂの厚みｔｍ２と、層３０のうち、第２の光導波路２８の外側に位置する部分３０ｃの厚みｔｍ３は、
ｔｍ１＝ｔｍ２＝ｔｍ３
である。
【００３３】
つまり、第１及び第２の光導波路２２及び２８並びに層３０は、中心を通る線ｍについて線対称で配置されていることが好ましい。
【００３４】
このように、この実施の形態に係る光デバイス１０においては、第１及び第２の光導波路２２及び２８間に層３０が形成された形となるため、第１及び第２の光導波路２２及び２８間で方向性結合器よりも光が移動しやすくなり、その結果、結合導波路距離Ｌｍを短くすることができる。
【００３５】
また、層３０のうち、第１及び第２の光導波路２２及び２８の間に位置する部分３０ａの厚みｔｍ１を第１及び第２の光導波路２２及び２８の各厚みｔｃ未満としたので、層３０内での不要なマルチモードの励振を抑制することができる。その結果、過剰損失の変動を低減させることができ、全体的に損失を小さくすることができる。
【００３６】
即ち、本実施の形態においては、方向性結合器やＭＭＩの欠点を克服し、寸法精度によって特性が変動するということはほとんどなく、作製が容易で、小型化を促進させることができる。
【００３７】
また、第１及び第２の光導波路２２及び２８の屈折率をＮｃとしたとき、Ｎｍ１＞Ｎｃとすれば、ある結合導波路距離Ｌｍに対して２つの光導波路２２及び２８間の距離Ｗｍ１を緩やかに設定することができ、作製が容易になる。また、Ｎｍ１＜Ｎｃとした場合は、損失を更に低減することができる。
【００３８】
次に、本実施の形態に係る光デバイス１０のいくつかの変形例について図３〜図５を参照しながら説明する。
【００３９】
第１の変形例に係る光デバイス１０ａは、図３に示すように、上述した本実施の形態に係る光デバイス１０とほぼ同様の構成を有するが、第１及び第２の光導波路２２及び２８の互いに対向する面の間に層３０が介在されている点で異なる。
【００４０】
第２の変形例に係る光デバイス１０ｂは、図４に示すように、上述した第１の変形例に係る光デバイス１０ａとほぼ同様の構成を有するが、層３０が第１及び第２の光導波路２２及び２８の互いに対向する面の間のみに形成されている点で異なる。即ち、部分３０ａのみを有する。
【００４１】
第３の変形例に係る光デバイス１０ｃは、図５に示すように、上述した本実施の形態に係る光デバイス１０とほぼ同様の構成を有するが、第１及び第２の光導波路２２及び２８の各一部（平行な部分）を覆うように層３０が形成されている点で異なる。
【００４２】
これら第１〜第３の変形例に係る光デバイス１０ａ〜１０ｃにおいても、上述した本実施の形態に係る光デバイス１０と同様に、方向性結合器やＭＭＩの欠点を克服し、寸法精度によって特性が変動するということはほとんどなく、作製が容易で、小型化を促進させることができる。
【００４３】
ここで、５つの実験例（第１〜第５の実験例）について説明する。まず、第１の実験例では、比較例１、比較例２及び実施例１について、損失が最も低い結合導波路距離を測定した。その結果を図６〜図８に示す。
【００４４】
比較例１は、図１９に示す方向性結合器１００と同じ構成を有し、比較例２は、図２０に示すＭＭＩ１１０と同じ構成を有し、実施例１は、図１及び図２に示す本実施の形態に係る光デバイス１０と同じ構成を有する。
【００４５】
そして、これら比較例１及び比較例２において、第１及び第２の光導波路１０４及び１０６とクラッド層１０２との規格化屈折率差ΔＮを０．６％とし、第１及び第２の光導波路１０４及び１０６の厚みを４μｍとし、第１及び第２の光導波路１０４及び１０６の幅Ｗｃを４μｍとし、第１の光導波路１０４と第２の光導波路１０６とのギャップ長Ｌｇを４μｍとした。
【００４６】
実施例１においても同様に、第１及び第２の光導波路２２とクラッド層１４との規格化屈折率差ΔＮを０．６％とし、第１及び第２の光導波路２２及び２８の厚みｔｃを４μｍとし、第１及び第２の光導波路２２及び２８の幅Ｗｃを４μｍとし、第１の光導波路２２と第２の光導波路２８とのギャップ長Ｌｇを４μｍとした。
【００４７】
測定方法は、これら比較例１、比較例２及び実施例１について、それぞれ結合導波路距離Ｌｍが異なるサンプルを用意し、各サンプルに対して、第１の光信号（波長＝１５５０ｎｍ）を第１の光導波路２２（又は１０４）に入力させ、第２の光信号（波長＝９８０ｎｍ）を第２の光導波路２８（又は１０６）に入力させ、第１の光導波路２２（又は１０４）から出力される合成光信号の過剰損失を検出し、規定の過剰損失に対する変動（損失）を測定した。
【００４８】
図６、図７及び図８は、それぞれ比較例１、比較例２及び実施例１に関する多数のサンプルの測定結果を示すもので、◆のプロットが合成光信号のうち、第１の光信号についての損失を示し、■のプロットが合成光信号のうち、第２の光信号についての損失を示す。
【００４９】
これらの結果から、比較例１は、図６に示すように、結合導波路距離Ｌｍが円３１で示す範囲（１１．７ｍｍ〜１１．９ｍｍ）において損失が低く、比較例２は、図７に示すように、結合導波路距離Ｌｍが円３２で示す範囲（１．０ｍｍ〜１．１ｍｍ）において損失が低く、実施例１は、図８に示すように、結合導波路距離Ｌｍが円３４で示す範囲（１．０ｍｍ〜１．２ｍｍ）において損失が低いことがわかる。
【００５０】
つまり、比較例１では損失の最も低い結合導波路距離Ｌｍは、比較例２や実施例１の場合よりも１桁ほど大きいことから、最適設計をした場合でも、サイズが大きくなってしまうことがわかる。これに対して、比較例２と実施例１は共に、結合導波路距離Ｌｍが小さく、小型化が達成できることがわかる。特に、実施例１では、損失が比較例２よりも低いことから、特性的にも良好である。
【００５１】
次に、第２の実験例では、上述した比較例１、比較例２及び実施例１について、クロストークが最も高い（即ち、合成率が高い）結合導波路距離Ｌｍを測定した。その結果を図９〜図１１に示す。
【００５２】
測定条件は、上述した第１の実験例と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【００５３】
測定方法は、これら比較例１、比較例２及び実施例１について、それぞれ結合導波路距離Ｌｍが異なるサンプルを用意し、各サンプルに対して、第１の光信号（波長＝１５５０ｎｍ）を第１の光導波路２２（又は１０４）に入力し、第２の光信号（波長＝９８０ｎｍ）を第２の光導波路２８（又は１０６）に入力した。そして、クロストークの測定にあたっては、第１の光導波路２２（又は１０４）から出力される合成光信号のうち、第２の光信号の成分を測定し、第２の光導波路２８（又は１０６）から出力される合成光信号のうち、第１の光信号の成分を測定した。
【００５４】
図９、図１０及び図１１は、それぞれ比較例１、比較例２及び実施例１に関する多数のサンプルの測定結果を示すもので、◆のプロットは、合成光信号のうち、第１の光信号のクロストークを示し、■のプロットは、合成光信号のうち、第２の光信号のクロストークを示す。
【００５５】
これらの結果から、比較例１は、図９に示すように、結合導波路距離Ｌｍが円３６で示す範囲（１１．７ｍｍ〜１１．９ｍｍ）においてクロストークが高く、結合導波路距離Ｌｍが１１．８ｍｍにおいて最大値を示し、共に約１３ｄＢ程度となっている。
【００５６】
比較例２は、図１０に示すように、結合導波路距離Ｌｍが円３８で示す範囲（１．０ｍｍ〜１．１ｍｍ）においてクロストークが高く、結合導波路距離Ｌｍが１．１ｍｍにおいて最大値を示し、その内訳は、第１の光信号が約２５ｄＢ、第２の光信号が８ｄＢであって、両者に大きな差があった。
【００５７】
実施例１は、図１１に示すように、結合導波路距離Ｌｍが円４０で示す範囲（１．０ｍｍ〜１．２ｍｍ）においてクロストークが高く、結合導波路距離Ｌｍが１．１ｍｍにおいて最大値を示し、その内訳は、第１の光信号が約１９ｄＢ、第２の光信号が１７ｄＢであって、両者には２ｄＢ程度の差があった。
【００５８】
この第２の実験例から、比較例１では第１及び第２の光信号に関するクロストークの割合は両者共にほぼ同じであるが、そのレベルが１３ｄＢ程度で低いという問題がある。比較例２は、第１の光信号について２０ｄＢを超えるクロストークがある反面、第２の光信号については８ｄＢ程度のクロストークであって、両者間に大きなばらつきがあるという問題がある。
【００５９】
一方、実施例１は、第１及び第２の光信号が共に、１５ｄＢを超えるクロストークがあり、しかも、両者間のばらつきも小さいことから、第１及び第２の光導波路２２及び２８から出力される合成光信号は、それぞれ第１及び第２の光信号の合成率がほぼ同じとされた好ましいものとなる。
【００６０】
次に、第３の実験例について説明する。この第３の実験例は、比較例１と実施例２について、第１の光導波路１０４（２２）及び第２の光導波路１０６（２８）の幅Ｗｃ（又はギャップ長Ｌｇ）を変化させたことによる特性の変動をみたものである。
【００６１】
比較例１は、図１９に示す方向性結合器１００と同じ構成を有し、実施例２は、図４に示す第２の変形例に係る光デバイス１０ｂと同じ構成を有する。
【００６２】
まず、比較例１の測定方法及び測定結果について説明する。比較例１の測定方法は、第１及び第２の光導波路１０４及び１０６の端面（互いに対向する端面とは反対の端面）間の距離を変えずに、第１及び第２の光導波路１０４及び１０６の幅Ｗｃを変化させた３種類のサンプル群（第１〜第３のサンプル群）を用意した。各サンプル群については、それぞれ結合導波路距離Ｌｍが異なる多数のサンプルを用意した。
【００６３】
この比較例１について、第１及び第２の光導波路１０４及び１０６とクラッド層１０２との規格化屈折率差ΔＮを０．６％とし、第１及び第２の光導波路１０４及び１０６の厚みを４μｍとした。
【００６４】
そして、第１のサンプル群については、第１及び第２の光導波路１０４及び１０６の幅Ｗｃを３．７μｍとし、第１の光導波路１０４と第２の光導波路１０６とのギャップ長Ｌｇを４．３μｍとした。第２のサンプル群については、前記幅Ｗｃを４．０μｍとし、前記ギャップ長Ｌｇを４．０μｍとした。第３のサンプル群については、前記幅Ｗｃを４．３μｍとし、前記ギャップ長Ｌｇを３．７μｍとした。
【００６５】
測定方法は、比較例１の各サンプルに対して、第１の光信号（波長＝１５５０ｎｍ）を第１の光導波路１０４に入力し、第２の光信号（波長＝９８０ｎｍ）を第２の光導波路１０６に入力し、第１の光導波路１０４から出力される合成光信号の過剰損失を検出し、規定の過剰損失に対する変動（損失）を測定した。
【００６６】
測定結果を図１２及び図１３に示す。図１２及び図１３は、それぞれ第１及び第２の光信号の損失を示し、これら図１２及び図１３において、●のプロットが第１のサンプル群の特性を示し、■のプロットが第２のサンプル群の特性を示し、◆のプロットが第３のサンプル群の特性を示す。
【００６７】
測定結果から、第１の光信号の損失が最も少ない結合導波路距離Ｌｍは、第１のサンプル群では約２．９ｍｍ、第２のサンプル群では約２．８ｍｍ、第３のサンプル群では約２．７５ｍｍであり、第１及び第２の光導波路１０４及び１０６の幅Ｗｃを３．７μｍから４．３μｍに変化（変化幅＝０．６μｍ）させた際の結合導波路距離Ｌｍの変動は０．１５ｍｍであった。
【００６８】
第２の光信号の損失が最も少ない結合導波路距離Ｌｍは、第１のサンプル群では約２．８ｍｍ、第２のサンプル群では約２．６ｍｍ、第３のサンプル群では約２．３５ｍｍであり、第１及び第２の光導波路１０４及び１０６の幅Ｗｃを３．７μｍから４．３μｍに変化（変化幅＝０．６μｍ）させた際の結合導波路距離Ｌｍの変動は０．４５ｍｍであった。
【００６９】
次に、実施例２の測定方法及び測定結果について説明する。実施例２の測定方法は、まず、第１及び第２の光導波路２２及び２８の端面間の幅Ｗａ（図１参照）を変えずに、第１及び第２の光導波路２２及び２８の幅Ｗｃを変化させた７種類のサンプル群（第１〜第７のサンプル群）を用意した。各サンプル群については、それぞれ結合導波路距離Ｌｍが異なる多数のサンプルを用意した。
【００７０】
この実施例２について、第１及び第２の光導波路２２及び２８とクラッド層１４との規格化屈折率差ΔＮを０．６％とし、第１及び第２の光導波路２２及び２８の厚みｔｃを４μｍとした。
【００７１】
そして、第１のサンプル群は、第１及び第２の光導波路２２及び２８の幅Ｗｃを４．６μｍとし、第１の光導波路２２と第２の光導波路２８とのギャップ長Ｌｇを４．４μｍとした。第２のサンプル群は、前記幅Ｗｃを４．４μｍとし、前記ギャップ長Ｌｇを４．６μｍとした。第３のサンプル群は、前記幅Ｗｃを４．２μｍとし、前記ギャップ長Ｌｇを４．８μｍとした。第４のサンプル群は、前記幅Ｗｃを４．０μｍとし、前記ギャップ長Ｌｇを５．０μｍとした。第５のサンプル群は、前記幅Ｗｃを３．８μｍとし、前記ギャップ長Ｌｇを５．２μｍとした。第６のサンプル群は、前記幅Ｗｃを３．６μｍとし、前記ギャップ長Ｌｇを５．４μｍとした。第７のサンプル群は、前記幅Ｗｃを３．４μｍとし、前記ギャップ長Ｌｇを５．６μｍとした。
【００７２】
測定方法は、比較例１の場合と同様に、実施例２の各サンプルに対して、第１の光信号（波長＝１５５０ｎｍ）を第１の光導波路２２に入力し、第２の光信号（波長＝９８０ｎｍ）を第２の光導波路２８に入力し、第１の光導波路２２から出力される合成光信号の過剰損失を検出し、規定の過剰損失に対する変動（損失）を測定した。
【００７３】
測定結果を図１４及び図１５に示す。これら図１４及び図１５は、それぞれ第１の光信号及び第２の光信号の損失を示し、これら図１４及び図１５において、◆のプロットが第１のサンプル群の特性を示し、□のプロットが第２のサンプル群の特性を示し、△のプロットが第３のサンプル群の特性を示し、■のプロットが第４のサンプル群の特性を示し、＊のプロットが第５のサンプル群の特性を示し、●のプロットが第６のサンプル群の特性を示し、＋のプロットが第７のサンプル群の特性を示す。
【００７４】
測定結果から、第１の光信号の損失が最も少ない結合導波路距離Ｌｍは、第１のサンプル群では約１．２ｍｍ、第２のサンプル群では約１．２ｍｍ、第３のサンプル群では約１．２ｍｍ、第４のサンプル群では約１．１５ｍｍ、第５のサンプル群では約１．１５ｍｍ、第６のサンプル群では約１．０５ｍｍ、第７のサンプル群では約１．０ｍｍであった。つまり、第１及び第２の光導波路２２及び２８の幅Ｗｃを３．４μｍから４．６μｍに変化（変化幅＝１．２μｍ）させた際の結合導波路距離Ｌｍの変動は０．２ｍｍであった。特に、第１〜第３のサンプル群では、共に約１．２ｍｍであってほとんど変化がなく、第４及び第５のサンプル群においても共に約１．１５ｍｍであってほとんど変化がなかった。
【００７５】
第２の光信号の損失が最も少ない結合導波路距離Ｌｍは、第１のサンプル群では約１．１５ｍｍ、第２のサンプル群では約１．１５ｍｍ、第３のサンプル群では約１．１５ｍｍ、第４のサンプル群では約１．１ｍｍ、第５のサンプル群では約１．１ｍｍ、第６のサンプル群では約１．１ｍｍ、第７のサンプル群では約１．０５ｍｍであった。つまり、第１及び第２の光導波路２２及び２８の幅Ｗｃを３．４μｍから４．６μｍに変化（変化幅＝１．２μｍ）させた際の結合導波路距離Ｌｍの変動は０．１ｍｍであった。特に、第１〜第３のサンプル群では、共に約１．１５ｍｍであってほとんど変化がなく、第４〜第６のサンプル群においても共に約１．１５ｍｍであってほとんど変化がなかった。
【００７６】
これらの結果から、実施例２は、比較例１と比較して、第１及び第２の光導波路２２及び２８の幅Ｗｃ（又はギャップ長Ｌｇ）を変化させたことによる特性の変動がほとんどないことがわかる。
【００７７】
次に、第４の実験例について説明する。この第４の実験例は、上述した実施例２について、第１及び第２の光導波路２２及び２８間における層３０（部分３０ａ）の厚みｔｍ１を変化させたことによる損失の変動をみたものである。
【００７８】
この測定方法は、層３０の厚みｔｍ１を変化させた８種類のサンプル群（第１〜第８のサンプル群）を用意した。各サンプル群については、それぞれ結合導波路距離Ｌｍが異なる多数のサンプルを用意した。
【００７９】
この実施例２について、第１及び第２の光導波路２２及び２８とクラッド層１４との規格化屈折率差ΔＮを０．６％とし、第１及び第２の光導波路２２及び２８の幅Ｗｃをそれぞれ４μｍとし、第１の光導波路２２と第２の光導波路２８とのギャップ長Ｌｇを５μｍとし、第１及び第２の光導波路２２及び２８の厚みｔｃを４μｍとした。
【００８０】
そして、層３０の厚みｔｍ１を第１のサンプル群では２．７μｍ、第２のサンプル群では２．６μｍ、第３のサンプル群では２．５μｍ、第４のサンプル群では２．４μｍ、第５のサンプル群では２．３μｍ、第６のサンプル群では２．２μｍ、第７のサンプル群では２．１μｍ、第８のサンプル群では２μｍとした。
【００８１】
測定方法は、実施例２の各サンプルに対して、第１の光信号（波長＝１５５０ｎｍ）を第１の光導波路２２に入力し、第２の光信号（波長＝９８０ｎｍ）を第２の光導波路２８に入力し、第１の光導波路２２から出力される合成光信号の過剰損失を検出し、規定の過剰損失に対する変動（損失）を測定した。
【００８２】
測定結果を図１６及び図１７に示す。図１６及び図１７は、それぞれ第１の光信号及び第２の光信号の損失を示し、これら図１６及び図１７において、◆のプロットが第１のサンプル群の特性を示し、−のプロットが第２のサンプル群の特性を示し、◇のプロットが第３のサンプル群の特性を示し、■のプロットが第４のサンプル群の特性を示し、△のプロットが第５のサンプル群の特性を示し、□のプロットが第６のサンプル群の特性を示し、＊のプロットが第７のサンプル群の特性を示し、●のプロットが第８のサンプル群の特性を示す。
【００８３】
測定結果から、第１の光信号についての損失は、第８のサンプル群の約０．３ｄＢが最も低く、第１のサンプル群の約０．７ｄＢが最も高かった。つまり、層３０の厚みｔｍ１を２．７μｍから２．０μｍに変化（変化幅＝０．７μｍ）させた際の損失の変動は０．４ｄＢ程度であり、損失の変動は、層３０の厚みｔｍ１にはほとんど依存していないことがわかる。
【００８４】
第１の光信号の損失が最も少ない結合導波路距離Ｌｍは、第１のサンプル群では約１．０ｍｍ、第２のサンプル群では約１．０５ｍｍ、第３のサンプル群では約１．１ｍｍ、第４のサンプル群では約１．１５ｍｍ、第５のサンプル群では約１．２ｍｍ、第６のサンプル群では約１．２５ｍｍ、第７のサンプル群では約１．２５ｍｍ、第８のサンプル群では約１．３ｍｍであった。つまり、層３０の厚みｔｍ１を２．７μｍから２．０μｍに変化（変化幅＝０．７μｍ）させた際の結合導波路距離Ｌｍの変動は０．３ｍｍであった。
【００８５】
一方、第２の光信号についての損失は、第６のサンプル群の約０．１ｄＢが最も低く、第１のサンプル群の約１．５ｄＢが最も高かった。つまり、層３０の厚みｔｍ１を２．７μｍから２．０μｍに変化（変化幅＝０．７μｍ）させた際の損失の変動は１．４ｄＢ程度であった。
【００８６】
第２の光信号の損失が最も少ない結合導波路距離Ｌｍは、第１のサンプル群では約１．１ｍｍ、第２のサンプル群では約１．１ｍｍ、第３のサンプル群では約１．１ｍｍ、第４のサンプル群では約１．１ｍｍ、第５のサンプル群では約１．１ｍｍ、第６のサンプル群では約１．１ｍｍ、第７のサンプル群では約１．０５ｍｍ、第８のサンプル群では約１．０５ｍｍであった。つまり、層３０の厚みｔｍ１を２．７μｍから２．０μｍに変化（変化幅＝０．７μｍ）させた際の結合導波路距離Ｌｍの変動は０．０５ｍｍであった。特に、第１〜第６のサンプル群では、共に約１．１ｍｍであってほとんど変化がなかった。
【００８７】
このようなことから、第１及び第２の光信号に最適な結合導波路距離Ｌｍは、約１．１ｍｍであって、この距離であれば、厚みｔｍ１の変化に対して損失の変動を２ｄＢ以下に抑えることができる。
【００８８】
上述の例では、クラッド層１４が１層構造の場合を示したが、その他、図１８の第４の変形例に係る光デバイス１０ｄに示すように、例えば２つのクラッド層（第１及び第２のクラッド層１４Ａ及び１４Ｂ）が積層された構造であってもよい。図１８の例では、第２のクラッド層１４Ｂ中に光導波路（コア層）１６を形成した例を示す。
【００８９】
そして、第１のクラッド層１４Ａの屈折率をＮ０１、第２のクラッド層１４Ｂの屈折率をＮ０２、第１及び第２の光導波路２２及び２８の屈折率をＮｃとし、層３０のうち、第１及び第２の光導波路２２及び２８の間に位置する部分３０ａの屈折率をＮｍ１としたとき、Ｎ０２≧Ｎ０１であれば、Ｎｍ１≧Ｎｃが好ましく、Ｎ０１≧Ｎ０２であれば、Ｎｃ≧Ｎｍ１が好ましい。
【００９０】
この第４の変形例に係る光デバイス１０ｄにおいては、更なる低損失化を図ることができる。
【００９１】
なお、本発明に係る光デバイスは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光デバイスによれば、方向性結合器やＭＭＩの欠点を克服し、寸法精度によって特性が変動するということはほとんどなく、作製が容易で、小型化を促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る光デバイスを示す平面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線上の断面図である。
【図３】本実施の形態に係る光デバイスの第１の変形例を示す断面図である。
【図４】本実施の形態に係る光デバイスの第２の変形例を示す断面図である。
【図５】本実施の形態に係る光デバイスの第３の変形例を示す断面図である。
【図６】第１の実験例の測定結果のうち、比較例１についての結合導波路距離の変化に対する損失の変動を示す特性図である。
【図７】第１の実験例の測定結果のうち、比較例２についての結合導波路距離の変化に対する損失の変動を示す特性図である。
【図８】第１の実験例の測定結果のうち、実施例１についての結合導波路距離の変化に対する損失の変動を示す特性図である。
【図９】第２の実験例の測定結果のうち、比較例１についての結合導波路距離の変化に対するクロストークの変動を示す特性図である。
【図１０】第２の実験例の測定結果のうち、比較例２についての結合導波路距離の変化に対するクロストークの変動を示す特性図である。
【図１１】第２の実験例の測定結果のうち、実施例１についての結合導波路距離の変化に対するクロストークの変動を示す特性図である。
【図１２】第３の実験例のうち、比較例１について、光導波路の幅を変えた場合の結合導波路距離の変化に対する第１の光信号の損失の変動を示す特性図である。
【図１３】第３の実験例のうち、比較例１について、光導波路の幅を変えた場合の結合導波路距離の変化に対する第２の光信号の損失の変動を示す特性図である。
【図１４】第３の実験例のうち、実施例２について、光導波路の幅を変えた場合の結合導波路距離の変化に対する第１の光信号の損失の変動を示す特性図である。
【図１５】第３の実験例のうち、実施例２について、光導波路の幅を変えた場合の結合導波路距離の変化に対する第２の光信号の損失の変動を示す特性図である。
【図１６】第４の実験例のうち、実施例２について、層の厚みを変えた場合の結合導波路距離の変化に対する第１の光信号の損失の変動を示す特性図である。
【図１７】第４の実験例のうち、実施例２について、層の厚みを変えた場合の結合導波路距離の変化に対する第２の光信号の損失の変動を示す特性図である。
【図１８】第４の変形例に係る光デバイスを示す断面図である。
【図１９】従来例に係る方向性結合器を示す平面図である。
【図２０】従来例に係るＭＭＩを示す平面図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ〜１０ｄ…光デバイス        １２…基板
１４…クラッド層                        １６…光導波路（コア層）
２２…第１の光導波路                    ２８…第２の光導波路
３０…層
【図１】
2004294907.tif 000003
【図２】
2004294907.tif 000004
【図３】
2004294907.tif 000005
【図４】
2004294907.tif 000006
【図５】
2004294907.tif 000007
【図６】
2004294907.tif 000008
【図７】
2004294907.tif 000009
【図８】
2004294907.tif 000010
【図９】
2004294907.tif 000011
【図１０】
2004294907.tif 000012
【図１１】
2004294907.tif 000013
【図１２】
2004294907.tif 000014
【図１３】
2004294907.tif 000015
【図１４】
2004294907.tif 000016
【図１５】
2004294907.tif 000017
【図１６】
2004294907.tif 000018
【図１７】
2004294907.tif 000019
【図１８】
2004294907.tif 000020
【図１９】
2004294907.tif 000021
【図２０】
2004294907.tif 000022