(57)【要約】【課題】  多モード干渉光導波路による光合分波器において分波特性が向上したデバイスを提供することを課題とする。【解決手段】  入射、出射導波路を有する多モード干渉光導波路を複数個直列に配置することにより、分波特性が向上する。  たとえば、第1の多モード干渉導波路で分波された導波路に、第２の多モード干渉導波路を接続することにより、複数段の多モード干渉導波路を構成し、選択波長以外の信号の混入を低減し、分派特性の良い多モード干渉光導波路を得ることができる。【選択図】 なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
多モード干渉導波路を用いた光合分波器において、多モード干渉導波路を複数個、直列に構成することを特徴とする光導波路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多モード干渉光導波路を用いた光合分波器の分波特性向上に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インターネットの普及による情報通信量の増大に伴い、高速・大容量通信に向けた光波長多重伝送（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）システムの研究開発が進められている。光波長多重伝送システムは、1本の光ファイバに複数の光波長を伝送するシステムで高速・大容量通信が可能となる。このような光波長多重伝送システムにおいて、波長多重された光信号を波長成分ごとに分離したり、複数波長の信号を合波する光合分波器は重要なデバイスの一つである。
【０００３】
これまで光合分波器は、様々の構造が提案されており、ＡＷＧのような干渉を用いた導波路型や光ファイバ型などがあるが、中でも誘電体多層膜フィルを用いたものが主流となって開発されている（特許文献１参照）。しかし、この構造はフィルタや光学部品が多く、組立ても煩雑でありコストダウンには限界がある。
【０００４】
そこでフィルタを用いない低価格な多モード干渉導波路型の光合分波器の開発が取り組まれているが（特許文献２参照）、十分な分波特性が得られないという問題があった。
【特許文献１】特開平１０−１６０９５１号公報
【特許文献２】特開平８−１９００２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、分波特性の良い多モード干渉光導波路型の光合分波器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
入射、出射導波路を有する多モード干渉光導波路を複数個、直列に配置することにより、分波特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明について詳述する。
図１は従来の光合分波を行う多モード干渉導波路の構造を示した図である。多モード干渉光導波路２に入射導波路１と出射導波路３、４を具備し、多モード干渉光導波路幅Ｗと長さＬを調整する事で、入射導波路１より入射された複数の波長を出射導波路３、４に分波することができる。しかし、分波比が２０ｄＢ以下であり十分な分波特性が得られないことが判った。
【０００８】
発明者らはＢＰＭ（Ｂｅａｍ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）により多モード干渉光導波路の構造検討と実際に多モード干渉導波路を作製する事で、十分な分波特性が得られる導波路構造を見出したものである。図２は、本発明による多モード干渉導波路を２段直列に配した構造を示した図である。例えば第1の入射導波路５から波長λ１、λ２の光を入射すると、第1のモード干渉導波路６で分波され、第１の出力導波路７にλ１、第１の出力導波路８にλ２のように分波される。しかし１つの多モード干渉導波路では分波が十分でないために、第１の出力導波路７に出力されたλ１には、信号λ２が混入して出力されてしまう。当然、第１の出力導波路８にも不要な信号が出力されている。本発明では更に第２の多モード干渉導波路９、第３の多モード干渉導波路１２を設けることで、多モード干渉導波路を複数個直列に構成して、他の波長の混入を低減することができ、分波特性が向上するものである。
【０００９】
第２、３の多モード干渉導波路９，１２は、複数個直列に構成した多モード干渉導波路の総合的な分波特性を考慮して決定するため、第１の多モード干渉導波路６と同じ構造することも、もしくは別の構造として、総合的な分波特性が向上を計ることも可能である。
【００１０】
また、第1の出力導波路の片側のみ第２の多モード干渉導波路を設置することも可能であり、また、多モード干渉導波路の直列段数を３段以上に、さらに増加し分波特性を向上させることも可能であるが、この場合、構造が複雑になり、チップの大きさも大きくなり、また損失も増加するため、必要とされる分波特性が得られる段数と構成を選択することが望ましい。以下、実施例により本発明を具体的に説明する。      
【実施例】
【００１１】
実施例として、図１と図２に対応し、波長１．３１μｍと１．５５μｍの信号を分離する光合分波器を作製した。図１と図２において分波する最適な多モード干渉導波路（２、６、９、１２）の幅と長さはＢＰＭ（Ｂｅａｍ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）により計算した。すべて、長さは４．７mm、幅は１７μｍであった。
【００１２】
図３は、図１に対応する多モード干渉導波路を有する光合分波器の分波特性（ここでの分波比は出力導波路３と４の損失の差である。）を示し、図４は本発明による２段の多モード干渉導波路を有する光合分波器の分波特性（ここでの分波比は出力導波路１１と１３の損失の差である。）を示す図であり、それぞれＢＰＭの計算値である。
【００１３】
これらの計算値によれば、図１の構造では、波長１．３１μｍの光信号の分波比が２０．４ｄＢであったのに対し、本発明の構造の分波比は３０．０ｄＢであり大幅に向上することが分かる。また波長１．５５μｍの光信号についても、従来の分波比が２３．８ｄＢに対し、本発明の構造の分波比では２７．６ｄＢと分波比が大幅に向上することを示している。
【００１４】
次に、実際に図１と図２に対応する導波路を作製した。作製した導波路のコア径は、幅７μｍ、高さ７μｍとし、使用した導波路材料はフッ素化ポリイミドで、コア層の屈折率が（１．５１）であり、コア−クラッドの比屈折率差は０．３３％とした。導波路は、シリコン基板上に下部クラッド層とコア層を成膜後、フォトリソグラフィ、反応性イオンエッチングを行ない、導波路パターンを形成し、上部クラッド層を成膜して作製した。
【００１５】
出来上がった光合分波器に実際に波長１．３１μｍと１．５５μｍの信号を入射して損失の測定を行った。
【００１６】
図１のものでは、波長１．３１μｍと１．５５μｍに対応する分波比がそれぞれ、１３ｄＢ、８ｄＢであったのに対して、図２のものでは、分波比がそれぞれ、２６ｄＢ、２４ｄＢと大幅に向上し、ＢＰＭの計算値よりは低いものの、２０ｄＢを越える高性能な光合分波器を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、従来の、多モード干渉導波路を1つ有する光合分波器の平面図である。
【図２】図２は、本発明による多モード干渉導波路を２段有する光合分波器の平面図である。
【図３】図３は、従来の多モード干渉導波路を１つ有する光合分波器の分波特性をＢＰＭにより計算した結果である。
【図４】図４は、本発明による多モード干渉導波路を複数有する光合分波器の分波特性をＢＰＭにより計算した結果である。
【符号の説明】
【００１８】
１    従来構造による入力導波路
２    従来構造による多モード干渉導波路
３    従来構造による波長λ１の出力導波路
４    従来構造による波長λ２の出力導波路
５    第１の入力導波路
６    第1の多モード干渉導波路
７    第１の波長λ１の出力導波路
８    第１の波長λ２の出力導波路
９    第２の多モード干渉導波路
１０    第２の波長λ１の出力導波路
１１    第２の波長λ２の出力導波路
１２    第３の多モード干渉導波路
１３    第３の波長λ１の出力導波路
１４    第３の波長λ２の出力導波路
【図１】
2005215077.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005215077.tif 000005