(57)【要約】【課題】  損失を小さくするとともに、アイソレーションを大きくすることができる光合分波モジュールを提供すること。【解決手段】  入射側単一モード光導波路３１から出射する入射光を、ビーム幅を平面的に広げた幅広ビームのコリメート光にする楕円状光導波路３７と、この楕円状光導波路から出射する幅広ビームのコリメート光を伝搬させるスラブ光導波路３５と、このスラブ光導波路に設けたスリット３６に配置した誘電体多層膜フィルタ３４と、前記コリメート光が誘電体多層膜フィルタ３４で反射し或いはこのフィルタを透過してスラブ光導波路から出射する光を、ビーム幅を平面的に狭めて集光し出射側単一モード光導波路３２，３３に結合する楕円状光導波路３８，３９を備える。従来例のように単一モード光導波路のＹ字状の分岐部における高次モードによる影響はなく、それによる損失の増大やアイソレーションの低下を避けることができる。【選択図】      図１
2005091503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射ポートを有する入射側単一モード光導波路と、出射ポートを有する少なくとも一つの出射側単一モード光導波路と、波長選択性を有する少なくとも一つのフィルタとを備えた光合分波モジュールであって、
前記入射側単一モード光導波路から出射する入射光のビーム幅を広げた幅広ビーム部分に、前記フィルタを設けたことを特徴とする光合分波モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光合分波モジュールにおいて、前記入射側単一モード光導波路から出射する前記入射光を、ビーム幅を平面的に広げた幅広ビームのコリメート光にする幅広ビーム形成用光導波路と、
前記幅広ビーム形成用光導波路から出射する前記コリメート光を伝搬させるスラブ光導波路と、
前記スラブ光導波路に設けたスリットに配置した前記フィルタと、前記コリメート光が前記フィルタで反射し或いは該フィルタを透過して前記スラブ光導波路から出射する出射光を、ビーム幅を平面的に狭めて集光し前記出射側単一モード光導波路へ結合する幅広ビーム集光用光導波路と
を備えることを特徴とする光合分波モジュール。
【請求項３】
請求項２に記載の光合分波モジュールにおいて、前記スラブ光導波路の中心位置に前記スリットが設けられており、前記幅広ビーム形成用光導波路および前記幅広ビーム集光用光導波路は、前記幅広ビームのコリメート光のビームウエストが前記スラブ光導波路の中心位置と一致するように、前記スラブ光導波路に対して対称に配置されていることを特徴とする光合分波モジュール。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の光合分波モジュールにおいて、
前記幅広ビーム形成用光導波路は、前記入射側単一モード光導波路および前記スラブ光導波路に接続され、前記入射光を、ビーム幅を平面的に広げた幅広ビームのコリメート光にする楕円状光導波路であり、
前記幅広ビーム集光用光導波路は、前記スラブ光導波路および前記出射側単一モード光導波路に接続され、前記スラブ光導波路から出射する出射光を、ビーム幅を平面的に狭めて集光する楕円状光導波路であることを特徴とする光合分波モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の光合分波モジュールにおいて、
前記幅広ビーム形成用光導波路の楕円状光導波路および前記幅広ビーム集光用光導波路の楕円状光導波路は、長軸中心が前記スラブ光導波路の外側に位置するように、前記スラブ光導波路にそれぞれ接続されていることを特徴とする光合分波モジュール。
【請求項６】
請求項２又は３に記載の光合分波モジュールにおいて、
前記幅広ビーム形成用光導波路は、前記入射側単一モード光導波路に接続され、前記入射光のビーム幅を平面的に広げた幅広ビームにする楕円状光導波路と、前記幅広ビームをコリメートして前記スラブ光導波路へ入射させるコアレンズを含み、
前記幅広ビーム集光用光導波路は、前記スラブ光導波路から出射する前記出射光を集光するコアレンズと、前記出射側単一モード光導波路に接続され、前記ビーム幅を平面的に狭める楕円状光導波路を含むことを特徴とする光合分波モジュール。
【請求項７】
請求項２に記載の光合分波モジュールにおいて、
前記幅広ビーム形成用光導波路は、前記入射側単一モード光導波路に接続され、前記入射光のビーム幅を平面的に広げた幅広ビームにするラッパ状光導波路と、前記幅広ビームをコリメートして前記スラブ光導波路へ入射させるコアレンズを含み、
前記幅広ビーム集光用光導波路は、前記スラブ光導波路から出射する前記出射光を集光するコアレンズと、前記出射側単一モード光導波路に接続され、前記ビーム幅を平面的に狭めるラッパ状光導波路を含むことを特徴とする光合分波モジュール。
【請求項８】
請求項２又は３に記載の光合分波モジュールにおいて、
前記幅広ビーム形成用光導波路は、前記入射光を、ビーム幅を平面的に広げた幅広ビームのコリメート光にする複数のコアレンズを含むレンズ群であり、
前記幅広ビーム集光用光導波路は、前記スラブ光導波路から出射する出射光を、ビーム幅を平面的に狭めて集光する複数のコアレンズを含むレンズ群であることを特徴とする光合分波モジュール。
【請求項９】
請求項２〜８のいずれか一つに記載の光合分波モジュールにおいて、
前記少なくとも一つの幅広ビーム集光用光導波路のうち、出射のみに使われる幅広ビーム集光用光導波路として、前記スラブ光導波路から出射される前記幅広ビームのコリメート光を前記出射側単一モード光導波路へ伝搬する多モード干渉光導波路を用いることを特徴とする光合分波モジュール。
【請求項１０】
請求項２〜８のいずれか一つに記載の光合分波モジュールにおいて、
前記少なくとも１つの前記幅広ビーム集光用光導波路のうちの、前記入射光が前記フィルタで反射される反射光を集光する幅広ビーム集光用光導波路に、前記反射光に含まれる前記フィルタの透過成分の光を除去する波長選択性を有するフィルタを設けたことを特徴とする光合分波モジュール。
【請求項１１】
請求項２〜８のいずれか１つに記載の光合分波モジュールにおいて、
前記少なくとも１つの前記幅広ビーム集光用光導波路のうちの、前記入射光が前記フィルタで反射される反射光を集光する幅広ビーム集光用光導波路に接続される前記出射側単一モード光導波路に、前記反射光に含まれる前記フィルタの透過成分の光を干渉により消滅させるマッハツェンダー干渉計型の光分波器を設けたことを特徴とする光合分波モジュール。
【請求項１２】
請求項２〜１１のいずれか一つに記載の光合分波モジュールにおいて、
前記入射側単一モード光導波路、前記出射側単一モード光導波路、前記スラブ光導波路、前記幅広ビーム形成用光導波路および前記幅広ビーム集光用光導波路を含む全ての光導波路を一つの基板上に形成したことを特徴とする光合分波モジュール。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光合分波モジュールにおいて、
前記全ての光導波路のコアを、前記入射ポートおよび出射ポートにそれぞれ接続される単一モード光ファイバのコアとの屈折率差が０．０４以内で、使用波長範囲において透明な材料で作製した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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光アクセス系ネットワークにおける局側装置や加入者側装置などに用いる合波器や分波器として使用される光合分波モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような光アクセス系ネットワークでは、一般に、通常１本の光ファイバ伝送路を共有する局側装置と加入者側装置との間で、下り信号と上り信号で波長の異なる複数（ｎ）種類の光信号を用い、ｎ種類の光信号を送受信する波長分割多重伝送による双方向光伝送方式が採られている。
【０００３】
例えば、ＩＥＥＥ（米国電気電子学会）で規格化されている上記双方向伝送方式による光通信では、下り信号として１．４９μｍおよび１．５５μｍの光信号が、上り信号として１．２７〜１．３６μｍの光信号がそれぞれ用いられる。そのため、光アクセス系ネットワークシステムでは、例えば局側装置（ＯＬＴ）に設けられ、ｎ種類の光信号を１本の光ファイバに結合する合波器や、加入者側装置（ＯＮＵ）に設けられ、ｎ種類の光信号を各波長ごとに分波してとり出す分波器などの光合分波モジュールが必要である。
【０００４】
従来の光合分波モジュールとして、図２０および図２１に示すような空間光学系を用いた分波器が知られている（例えば、非特許文献１，２参照）。
これらの分波器は、例えば局側装置（ＯＬＴ）と１本の光ファイバ１を介して接続された加入者側装置（ＯＮＵ）に設けられ、ＯＬＴから伝送される下り信号（１．４９μｍの光信号と１．５５μｍの光信号が多重化された信号）から各光信号を分波するとともに、上り信号（１．３１μｍの光信号）をそのまま通すようになっている。
【０００５】
図２０に示す分波器は、コリメートレンズ２，３，５，７と、フィルタ４，６とを有する。同図で、符号８，９はＯＮＵに設けられるフォトダイオード、符号１０はＯＮＵに設けられる半導体レーザである。この分波器では，光ファイバ１により伝送される下り信号はコリメートレンズ２を介してフィルタ４に入射し、下り信号のうち１．５５μｍの光信号はフィルタ４で反射され、コリメートレンズ３によりフォトダイオード８に入射する。一方、下り信号のうち１．４９μｍの光信号は、フィルタ４を透過した後、フィルタ６で反射されコリメートレンズ７によりフォトダイオード９に入射する。また、半導体レーザ１０から出射される１．３１μｍの光信号である上り信号は、コリメートレンズ５によりフィルタ６に入射し、フィルタ６，４をそれぞれ透過した後、コリメートレンズ２により光ファイバ１に結合される。
【０００６】
図２１に示す分波器は、下り信号から１．５５μｍの光信号をとり出すための分波モジュールを構成するコリメートレンズ２，１１およびフィルタ４と、１．４９μｍの光信号を取り出すための分波モジュールを構成するコリメートレンズ１２，５およびフィルタ６とを有する。この分波器では、コリメートレンズ２によりフィルタ４に入射する下り信号のうち１．５５μｍの光信号はフィルタ４で反射され、図２０のフォトダイオード８のようなＯＮＵの映像データ受信部に送られる。一方、下り信号のうち１．４９μｍの光信号は、フィルタ４を透過した後、コリメートレンズ１１，１２によりフィルタ６に入射する。この１．４９μｍの光信号は、フィルタ６で反射され、図２０のフォトダイオード９のようなＯＮＵの非映像データ受信部に送られる。そして、図２０の半導体レーザ１０のようなＯＮＵの送信部から出射される１．３１μｍの上り信号は、コリメートレンズ５によりフィルタ６に入射する。この上り信号は、フィルタ６，４を透過した後、コリメートレンズ２により光ファイバ１に結合され、局側装置（ＯＬＴ）に送られる。
【０００７】
また、光合分波モジュールの別の従来技術として、図２２および図２３に示すような光導波路を用いた分波器が知られている（特許文献１参照）。この分波器も、例えば局側装置（ＯＬＴ）と１本の光ファイバ１を介して接続された加入者側装置（ＯＮＵ）に設けられる。この分波器は、基板１３上に形成されたクラッド（下側クラッド層）１４と、このクラッド１４上に形成されたコアで構成される光導波路からなり、入射ポートＰ１と出射ポートＰ２間の光導波路１５と、この光導波路１５からそれぞれ分岐された光導波路１６，２３と、フィルタ１７，１８とを有する。図２２で、符号２０，２１はＯＮＵに設けられるフォトダイオード、符号２２はＯＮＵに設けられる半導体レーザである。フィルタ１７は光導波路１５，１６のＹ字状の分岐部近傍に形成されたスリットに、フィルタ１８は光導波路１５，２３のＹ字状の分岐部近傍に形成されたスリットにそれぞれ差し込んで固定されている。
【０００８】
この分波器では、光ファイバ１により伝送されて入射ポートＰ１に入射する下り信号は、光導波路１５内を伝搬してフィルタ１７に入射する。この下り信号のうち１．５５μｍの光信号はフィルタ１７で反射され、光導波路１６内を伝搬した後、出射ポートＰ３からＯＮＵの映像データ受信部であるフォトダイオード２０に送られる。一方、フィルタ１７を透過した１．４９μｍの光信号は、光導波路１５内をさらに伝搬した後、フィルタ１８で反射されて光導波路２３内を伝搬し、出射ポートＰ４からＯＮＵの非映像データ受信部であるフォトダイオード２１に送られる。また、ＯＮＵの送信部である半導体レーザ２２から出力されてポートＰ２から光導波路１５に入る上り信号（１．３３μｍの光信号）は、光導波路１５内を伝搬してフィルタ１８に入射する。この下り信号は、フィルタ１８，１７を透過して光導波路１５内を伝搬した後、入射ポートＰ１から光ファイバ１に結合され、局側装置（ＯＬＴ）に送られる。
【特許文献１】特開平８−２５４６２９号公報
【非特許文献１】「光通信技術の最新資料集Ｖ」  オプトロニクス社発行、７８−８３頁（光導波路を用いた光パッシブデバイス：樋口恵一著）
【非特許文献２】「光ファイバ：ファイバ形光デバイス[ 先端科学技術シリーズ  Ｂ６] 」  森下克巳著、朝倉書店発行、初版、１０３頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図２０および図２１に示す上記従来の分波器では、部品点数が多く、小型化に限界があり、また生産コストも高くなるという問題点がある。
また、図２２および図２３に示す上記従来の分波器では、以下のような問題点がある。
【００１０】
（１）図２４（Ａ），（Ｂ）に示すように、単一モード光導波路である光導波路１５内を伝搬する下り信号および上り信号がＹ字状の分岐部Ａ，Ｂ（図２３参照）を伝搬する際に高次モードの伝搬光が発生する。この高次モードの伝搬光は、単一モード光導波路である光導波路１５または１６に結合できず損失となる。
【００１１】
例えば、図２４（Ａ）に示すように、光導波路１５内を伝搬する下り信号が分岐部Ａを伝搬する際に発生する高次モードの伝搬光（１．４９μｍの光）は、フィルタ１７を透過して光導波路１５に結合できず損失となる。また、光導波路１５内を伝搬する上り信号（１．３１μｍの光）がフィルタ１７を透過して分岐部Ａを伝搬する際に発生する高次モードの伝搬光は、光導波路１５に結合できず損失となる。そして、光導波路１５内を伝搬する下り信号が分岐部Ａを伝搬する際に発生する高次モードの伝搬光（１．５５μｍの光）は、フィルタ１７で反射されて光導波路１６に結合できず損失となる。さらに、光導波路１５内を伝搬する上り信号が分岐部Ａを伝搬する際に発生する高次モード光により、上り信号が光導波路１６へ入ってしまう望ましくない伝搬状態が発生する。光導波路１６には
本来、フィルタ１７で反射された下り信号のみが伝搬すべきで、ここに上り信号が混入すると、上り信号と下り信号の間の分離（アイソレーション）が悪くなるという問題点が生じる。
【００１２】
このようにして、分波器全体として損失が増加する。この損失を小さくするとともに、フィルタ１７，１８でそれぞれ反射される１．５５μｍ，１．４９μｍの各光信号のアイソレーションを大きくするためには、分岐部Ａ，Ｂでの光導波路分岐角２θを大きくする必要がある。しかし、フィルタ１７，１８のフィルタ性能（波長選択性能）を維持するためには、フィルタ１７，１８への入射角θは８度以内に抑えなければならないので、損失を小さくすることと、上記光通信で通常必要な４０ｄＢ以上にアイソレーションを大きくすることを両立するのが難しい。
【００１３】
（２）この分波器では、上述したように、フィルタ１７，１８でそれぞれ反射される１．５５μｍ，１．４９μｍの各下り信号と１．３１μｍの上り信号との分離（アイソレーション）を大きくしなければならないが、このためには分岐部Ａ，Ｂでの光導波路分岐角２θを大きくする必要がある。しかしフィルタ１７，１８のフィルタ性能（波長選択性）を維持するためには、フィルタ１７，１８への入射角θは小さいことが望ましいので、アイソレーションを大きくすることと、フィルタ性能を維持することを両立するのが難しい。
【００１４】
（３）光導波路１５に形成した上記スリットに設けられるフィルタ１７，１８は厚みを持つため、フィルタ１７に入射する下り信号は、図２５に示すように、例えばフィルタ１７の両面で反射し、フィルタ１７での反射光が広がる。この反射光が分岐部Ａを通って単一モード光導波路である光導波路１６に結合する際に損失が生じる。同様に、フィルタ１８での反射光が単一モード光導波路である光導波路２３に結合する際にも損失が生じる。
【００１５】
（４）光導波路１５の２箇所に微細なスリットを形成し、これらのスリットの各々にフィルム状フィルタであるフィルタ１７，１８をそれぞれ差し込んで固定する必要がある。そのため、各フィルタ１７，１８を差し込むスリット位置や幅をμｍオーダの高精度で形成する必要があり、スリット位置のばらつきによりフィルタ１７，１８での反射光の損失が大きくばらつき、歩留まりが悪くなる。
【００１６】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、損失を小さくするとともに、アイソレーションを大きくすることができる光合分波モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、入射ポートを有する入射側単一モード光導波路と、出射ポートを有する少なくとも一つの出射側単一モード光導波路と、波長選択性を有する少なくとも一つのフィルタとを備えた光合分波モジュールであって、前記入射側単一モード光導波路から出射する入射光のビーム幅を広げた幅広ビーム部分に、前記フィルタを設けたことを要旨とする。
【００１８】
この構成によれば、入射光のビーム幅を広げた幅広ビーム部分にフィルタを設けているため、ビーム幅に比較してフィルタ厚みが相対的に薄くなるとともに、入射光のフィルタへの入射角を小さくすることができる。これにより、損失を小さくすることができるとともに、上記光通信で通常必要な４０ｄＢ以上にアイソレーションを大きくすることができる。
【００１９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光合分波モジュールにおいて、前記入射側単
一モード光導波路から出射する前記入射光を、ビーム幅を平面的に広げた幅広ビームのコリメート光にする幅広ビーム形成用光導波路と、前記幅広ビーム形成用光導波路から出射する前記コリメート光を伝搬させるスラブ光導波路と、前記スラブ光導波路に設けたスリットに配置した前記フィルタと、前記コリメート光が前記フィルタで反射し或いは該フィルタを透過して前記スラブ光導波路から出射する出射光を、ビーム幅を平面的に狭めて集光し前記出射側単一モード光導波路へ結合する幅広ビーム集光用光導波路とを備えることを要旨とする。
【００２０】
この構成によれば、上記従来例のように単一モード光導波路のＹ字状の分岐部における高次モードによる影響はなく、それによる損失の増大やアイソレーションの低下を避けることができる。これにより、分岐角を小さくしても、従来例と同等の損失を保ちつつ、アイソレーションを大きく保つことができる。このような作用効果が得られるのは、入射光のビーム幅を幅広ビーム形成用光導波路により平面的に広げた幅広ビームのコリメート光を、スラブ光導波路内において自由伝搬させ、再度幅広ビーム集光用光導波路により集光して、単一モード光導波路に結合する構成による。
【００２１】
また、フィルタへの入射光を、幅広ビーム形成用光導波路によりビーム幅を平面的に広げた幅広ビームのコリメート光にする構成であるため、透過光がフィルタ内を広がりながら進むことによる「透過特性の鈍り」を抑えることができる。
【００２２】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の光合分波モジュールにおいて、前記スラブ光導波路の中心位置に前記スリットが設けられており、前記幅広ビーム形成用光導波路および前記幅広ビーム集光用光導波路は、前記幅広ビームのコリメート光のビームウエストが前記スラブ光導波路の中心位置と一致するように、前記スラブ光導波路に対して対称に配置されていることを要旨とする。
【００２３】
この構成によれば、モジュール全体での損失を小さくすることができる。
請求項４に係る発明は、請求項２又は３に記載の光合分波モジュールにおいて、前記幅広ビーム形成用光導波路は、前記入射側単一モード光導波路および前記スラブ光導波路に接続され、前記入射光を、ビーム幅を平面的に広げた幅広ビームのコリメート光にする楕円状光導波路であり、前記幅広ビーム集光用光導波路は、前記スラブ光導波路および前記出射側単一モード光導波路に接続され、前記スラブ光導波路から出射する出射光を、ビーム幅を平面的に狭めて集光する楕円状光導波路であることを要旨とする。
【００２４】
この構成によれば、スリット位置や幅のばらつきによりフィルタでの反射光の損失が大きくばらつくのを抑えることができ、歩留まりを向上することができる。その結果、製造が容易で安価な光合分波モジュールを得ることができる。
【００２５】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の光合分波モジュールにおいて、前記幅広ビーム形成用光導波路の楕円状光導波路および前記幅広ビーム集光用光導波路の楕円状光導波路は、長軸中心が前記スラブ光導波路の外側に位置するように、前記スラブ光導波路にそれぞれ接続されていることを要旨とする。
【００２６】
この構成によれば、スラブ光導波路の外側にある楕円状光導波路の長軸方向の長さが長くなるので、スラブ光導波路部分における損失を小さくすることができる。
請求項６に係る発明は、請求項２又は３に記載の光合分波モジュールにおいて、前記幅広ビーム形成用光導波路は、前記入射側単一モード光導波路に接続され、前記入射光のビーム幅を平面的に広げた幅広ビームにする楕円状光導波路と、前記幅広ビームをコリメートして前記スラブ光導波路へ入射させるコアレンズを含み、前記幅広ビーム集光用光導波路は、前記スラブ光導波路から出射する前記出射光を集光するコアレンズと、前記出射側
単一モード光導波路に接続され、前記ビーム幅を平面的に狭める楕円状光導波路を含むことを要旨とする。
【００２７】
この構成によれば、幅広ビーム形成用光導波路および幅広ビーム集光用光導波路の各楕円状光導波路の長軸中心をスラブ光導波路の内側に位置させることができる。これにより、幅広ビーム形成用光導波路および幅広ビーム集光用光導波路の各楕円状光導波路の長さを短くすることができ、モジュールの小型化を図ることができる。
【００２８】
請求項７に係る発明は、請求項２に記載の光合分波モジュールにおいて、前記幅広ビーム形成用光導波路は、前記入射側単一モード光導波路に接続され、前記入射光のビーム幅を平面的に広げた幅広ビームにするラッパ状光導波路と、前記幅広ビームをコリメートして前記スラブ光導波路へ入射させるコアレンズを含み、前記幅広ビーム集光用光導波路は、前記スラブ光導波路から出射する前記出射光を集光するコアレンズと、前記出射側単一モード光導波路に接続され、前記ビーム幅を平面的に狭めるラッパ状光導波路を含むことを要旨とする。
【００２９】
この構成によれば、スリット位置や幅のばらつきによりフィルタでの反射光の損失が大きくばらつきのを抑えることができ、歩留まりを向上することができる。その結果、製造が容易で安価な光合分波モジュールを得ることができる。
【００３０】
請求項８に係る発明は、請求項２又は３に記載の光合分波モジュールにおいて、前記幅広ビーム形成用光導波路は、前記入射光を、ビーム幅を平面的に広げた幅広ビームのコリメート光にする複数のコアレンズを含むレンズ群であり、前記幅広ビーム集光用光導波路は、前記スラブ光導波路から出射する出射光を、ビーム幅を平面的に狭めて集光する複数のコアレンズを含むレンズ群であることを要旨とする。
【００３１】
この構成によれば、幅広ビーム形成用光導波路および幅広ビーム集光用光導波路の長さを短くすることができ、モジュールの小型化を図ることができる。
請求項９に係る発明は、請求項２〜８のいずれか一つに記載の光合分波モジュールにおいて、前記少なくとも一つの幅広ビーム集光用光導波路のうち、出射のみに使われる幅広ビーム集光用光導波路として、前記スラブ光導波路から出射される前記幅広ビームのコリメート光を前記出射側単一モード光導波路へ伝搬する多モード干渉光導波路を用いることを要旨とする。
【００３２】
この構成によれば、幅広ビーム集光用光導波路の長さを短くすることができ、モジュールの小型化を図ることができる。
請求項１０に係る発明は、請求項２〜８のいずれか一つに記載の光合分波モジュールにおいて、前記少なくとも１つの前記幅広ビーム集光用光導波路のうちの、前記入射光が前記フィルタで反射される反射光を集光する幅広ビーム集光用光導波路に、前記反射光に含まれる前記フィルタの透過成分の光を除去する波長選択性を有するフィルタを設けたことを要旨とする。
【００３３】
上記従来例では、フィルタでの反射光に本来フィルタを透過すべき波長の光信号が混入し、アイソレーションが１０〜２０ｄＢと悪くなってしまう。これに対して、請求項１０に係る発明によれば、アイソレーションを大きくすることができる。
【００３４】
請求項１１に係る発明は、請求項２〜８のいずれか１つに記載の光合分波モジュールにおいて、前記少なくとも１つの前記幅広ビーム集光用光導波路のうちの、前記入射光が前記フィルタで反射される反射光を集光する幅広ビーム集光用光導波路に接続される前記出射側単一モード光導波路に、前記反射光に含まれる前記フィルタの透過成分の光を干渉に
より消滅させるマッハツェンダー干渉計型の光分波器を設けたことを要旨とする。
【００３５】
この構成によれば、アイソレーションを大きくすることができる。
請求項１２に係る発明は、請求項２〜１１のいずれか一つに記載の光合分波モジュールにおいて、前記入射側単一モード光導波路、前記出射側単一モード光導波路、前記スラブ光導波路、前記幅広ビーム形成用光導波路および前記幅広ビーム集光用光導波路を含む全ての光導波路を一つの基板上に形成したことを要旨とする。
【００３６】
この構成によれば、全ての光導波路を一つの基板上に形成しているため、表面実装が容易であり、光能動・受動複合化モジュールを容易に実現することができる。
請求項１３に係る発明は、請求項１２に記載の光合分波モジュールにおいて、前記全ての光導波路のコアを、前記入射ポートおよび出射ポートにそれぞれ接続される単一モード光ファイバのコアとの屈折率差が０．０４以内で、使用波長範囲において透明な材料で作製したことを要旨とする。
【００３７】
１．２６μｍ〜１．５６μｍの波長帯域を用いる光アクセス系ネットワークでの光通信用の合波器或いは分波器は、低価格であることが求められる。この構成によれば、全ての光導波路のコアを、０．０４以内で、使用波長範囲において透明な材料を用いた成形或いはフォトリソグラフィ技術により比較的簡単に作製することができ、光アクセス系ネットワークに用いる安価なモジュールを実現することができる。また、光導波路のコアと単一モード光ファイバのコアとの屈折率差を０．０４以下にすることにより、光ビームの後方反射（反射損失）を−３５ｄＢ以下に抑えることができる。これにより、使用する単一モード光ファイバや各光導波路の端面、特に光ファイバとの接続面の斜め研磨を省略することが可能になり、これによっても光アクセス系ネットワークに用いる安価なモジュールを実現することができる。
【発明の効果】
【００３８】
以上説明したように、本発明によれば、損失を小さくすることができるとともに、光アクセス系ネットワークにおける光通信で通常必要な４０ｄＢ以上にアイソレーションを大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明に係る光合分波モジュールを光アクセス系ネットワークで用いる分波器として具体化した各実施形態を図面にづいて説明する。なお、各実施形態の説明おいて、同一の部材には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００４０】
[第１実施形態]
図１は第１実施形態に係る光合分波モジュールとしての分波器３０を示している。この分波器３０のような光合分波モジュールは、光アクセス系ネットワークにおける、ポイントｔｏポイント型通信の局側および加入者側で用いるメディアコンバータ（ＭＣ）に、波長の異なる複数の光信号を合波或いは各波長ごとに分波するのに使用される。また、このような光合分波モジュールは、ポイントｔｏポイント型通信の局側に設置される局側装置である光ラインターミネータ（ＯＬＴ）および加入者側に用いる加入者側装置である光ネットワークユニット（ＯＮＵ）などにも使用される。本実施形態では、光アクセス系ネットワークシステムにおいて、例えば加入者側装置（ＯＮＵ）に使用される３ポートの分波器３０を一例として説明する。
【００４１】
図１に示す分波器３０をＯＮＵに用いた光アクセス系ネットワークシステムでは、１本の単一モード光ファイバ（図示省略）を共有する局側装置（ＯＬＴ）とＯＮＵとの間で、下り信号２５と上り信号２６で波長の異なる複数（３）種類の光信号を用い、３種類の光
信号を送受信する波長分割多重伝送による双方向光伝送方式が採られる。本実施形態の双方向伝送方式による光通信では、下り信号２５として波長の異なる２種類の光信号（波長λ１の第１の光信号と、波長λ２の第２の光信号）を多重化した信号が、上り信号２６として下り信号２５の各光信号とは波長の異なる波長λ３の光信号がそれぞれ用いられる。ここで、λ１，λ２及びλ３は、例えば、λ１＝１．５５μｍ、λ２＝１．４９μｍ、λ３＝１．３１μｍである。
【００４２】
したがって、この光アクセス系ネットワークシステムでは、ＯＬＴからＯＮＵの分波器３０には、波長λ１，λ２の２種類の光信号をＯＬＴ側の合波器で多重化した下り信号２５が１本の単一モード光ファイバを介して伝送される。また、ＯＮＵの分波器３０からＯＬＴには、波長λ３の上り信号２６が同じ単一モード光ファイバを介して伝送される。
【００４３】
分波器３０は、図１に示すように、入射ポートＰ１を有する一つの入射側単一モード光導波路３１と、出射ポートＰ２，Ｐ３をそれぞれ有する２つの出射側単一モード光導波路３２，３３と、波長選択性を有するフィルタとしての誘電体多層膜フィルタ３４とを備える。入射ポートＰ１には、下り信号２５が単一モード光ファイバ（図示省略）を介して伝送され入射される。出射ポートＰ３には、不図示の半導体レーザなどから出射される上り信号２６が入射される。また、誘電体多層膜フィルタ３４は、λ１の波長帯の光を反射するとともに、λ２，λ３の波長帯の光をそれぞれ透過する波長選択性を有する。
【００４４】
この分波器３０の特徴の一つは、入射ポートＰ１から入射側単一モード光導波路３１に入射してこの入射側単一モード光導波路３１から出射する下り信号２５（入射光）のビーム幅を平面的に広げた幅広ビーム部分（本実施形態では、図３のビームウエスト４１部分）に、誘電体多層膜フィルタ３４を配置した点にある。
【００４５】
この分波器３０は、さらに３つの楕円状光導波路３７，３８，３９と、スラブ光導波路３５とを備え、図１に示す全ての光導波路が一つの基板４０上に集積して形成されている。この基板４０は、例えば石英基板（Ｓｉ基板）である。この基板４０上に、下部クラッド層およびコア層を順に形成し、コア層にフォトリソグラフィなどで図１に示す全ての光導波路が形成されている。そして、これらの光導波路のコアおよびクラッド（下部クラッド層）を覆うように上部クラッド層を必要に応じて形成して分波器３０が作製される。
【００４６】
スラブ光導波路３５は、光が導波するコアの平面形状が半径Ｒの円形で、一様な厚さを持つ光導波路である。
楕円状光導波路３７〜３９はそれぞれ、光が導波するコアの平面形状が楕円形で、一様な厚さを持つ光導波路である。幾何光学における楕円型ミラーでは、一方の焦点から出射したビームは他方の焦点に集光するという特徴がある。本例で用いる楕円状光導波路３７〜３９の短径・長径比は例えば２０以上とする。このような形状の楕円状光導波路では、図２で示す楕円状光導波路Ｃのように、一方の焦点ｆ１はその光導波路入口に、他方の焦点ｆ２はその光導波路出口にそれぞれ非常に近くなるため、楕円状光導波路Ｃに入射して一方の焦点ｆ１から出射するビームは、他方の焦点ｆ２に集まろうとする。実際には、楕円状光導波路Ｃ内の伝搬光は、幾何光学ではなく波動光学で扱う必要がある。この場合、楕円状光導波路ＣのコアＣ１内を伝搬する光は焦点ｆ２で一点に集光することはなく、ビームウエスト４１（ビームの細い部分）を持つようなビーム形状Ｃ２となる（図３参照）。
【００４７】
上述したように短径・長径比が例えば２０以上の形状の楕円状光導波路である楕円状光導波路３７〜３９の一端側は、図１および図３に示すように、単一モード光導波路３１〜３３にそれぞれ接続されている。楕円状光導波路３７〜３９の他端側はスラブ光導波路３５にそれぞれ接続されている。
【００４８】
各楕円状光導波路３７〜３９の他端側とスラブ光導波路３５とは、それぞれ次のように接続されている。
・楕円状光導波路３７，３９は、図３に示すように、その長軸中心３７ａ，３９ａ（図２の長軸中心Ｃａに対応する）がスラブ光導波路３５の外側に位置するように、スラブ光導波路３５にそれぞれ直接接続されている。楕円状光導波路３８も、楕円状光導波路３７，３９と同様に、その長軸中心がスラブ光導波路３５の外側に位置するように、スラブ光導波路３５にそれぞれ直接接続されている（図１参照）。このように、各楕円状光導波路３７〜３９の長軸中心をスラブ光導波路３５の外側に位置させてあるのは、各楕円状光導波路３７〜３９とスラブ光導波路３５を直接接続（直に接続）した場合におけるスラブ光導波路３５部分での損失を小さくするためである。
【００４９】
・楕円状光導波路３７，３９は、図３に示すように、一方の焦点ｆ３，ｆ４から出射する光のスラブ光導波路３５内でのビーム形状４４，４５のビームウエスト４１（図２の焦点ｆ２に相当する他方の焦点にできる）がスラブ光導波路３５の中心位置３５ａと一致するように、スラブ光導波路３５に対して対称な位置に配置されている。
【００５０】
・楕円状光導波路３７，３８も、一方の焦点ｆ３，ｆ５（図１参照））からそれぞれ出射する光のスラブ光導波路３５内でのビーム形状４４（楕円状光導波路３８によるビーム形状は図示省略）のビームウエスト４１がスラブ光導波路３５の中心位置３５ａと一致するように、スラブ光導波路３５に対して対称な位置に配置されている。
【００５１】
このような接続構造により、各楕円状光導波路３７〜３９は、図２の楕円状光導波路Ｃと同様に、２つの焦点の一方ｆ３，ｆ４，ｆ５からそれぞれ出射した光を、スラブ光導波路３５内において、他方の焦点（図２の焦点ｆ２に相当する焦点）にビームウエスト４１を持つビーム形状４４，４５にする光導波路となる。
【００５２】
スラブ光導波路３５の中心位置３５ａにはスリット３６が形成されており、このスリット３６に誘電体多層膜フィルタ３４が差し込まれて固定されている（図１参照）。ここで、スラブ光導波路３５の、スリット３６が形成されている部分の幅（２Ｒ）は、例えば４０μｍである。つまり、直径２Ｒが４０μｍである円形のスラブ光導波路３５の中心位置３５ａにスリット３６が形成されている。
【００５３】
以上の構成を有する分波器３０では、入射ポートＰ１から入射側単一モード光導波路３１に入射した下り信号２５は、入射側単一モード光導波路３１および楕円状光導波路３７内を伝搬する。この下り信号２５は、楕円状光導波路３７によりビーム幅を平面的に広げた幅広ビームのコリメート光にされる。つまり、入射側単一モード光導波路３１から出射される下り信号２５は、楕円状光導波路３７により、スラブ光導波路３５内において、その中心位置３５ａにビームウエスト４１を持つビーム形状４４のように伝搬する。これにより、幅広ビームのコリメート光である下り信号２５のビームウエスト４１が誘電体多層膜フィルタ３４に入射する。誘電体多層膜フィルタ３４に入射した幅広ビームのコリメート光である下り信号２５のうち、λ１の光信号は誘電体多層膜フィルタ３４で反射され、λ２の光信号は誘電体多層膜フィルタ３４を透過する。
【００５４】
誘電体多層膜フィルタ３４で反射された幅広ビームのコリメート光であるλ１の光信号２７は、スラブ光導波路３５内を図３のビーム形状４４のように伝搬して楕円状光導波路３８へ出射され、この出射光は、上記楕円状光導波路３７の逆の機能により、楕円状光導波路３８によりそのビーム幅を狭められて集光される。つまり、誘電体多層膜フィルタ３４で反射された幅広ビームのコリメート光であるλ１の光信号２７は、楕円状光導波路３８により、スラブ光導波路３５内において、その中心位置３５ａからビーム形状４４のよ
うに伝搬し、その焦点ｆ５にビームウエストを持つように集光される。このλ１の光信号２７は、楕円状光導波路３８から出射側単一モード光導波路３２へ出射され、出射側単一モード光導波路３２内を伝搬して出射ポートＰ２から図示を省略したフォトダイオードへ送られる。
【００５５】
誘電体多層膜フィルタ３４を透過した幅広ビームのコリメート光であるλ２の光信号２８は、スラブ光導波路３５内を図３のビーム形状４５のように伝搬して楕円状光導波路３９へ出射され、この出射光は、上記楕円状光導波路３７の逆の機能により、楕円状光導波路３９によりそのビーム幅を狭められて集光される。つまり、誘電体多層膜フィルタ３４を透過した幅広ビームのコリメート光であるλ２の光信号２８は、楕円状光導波路３９により、スラブ光導波路３５内において、その中心位置３５ａからビーム形状４５のように伝搬し、その焦点ｆ４にビームウエストを持つように集光される。このλ２の光信号２８は、楕円状光導波路３９から出射側単一モード光導波路３３へ出射され、出射側単一モード光導波路３３内を伝搬して出射ポートＰ３から図示を省略したフォトダイオードへ送られる。
【００５６】
出射ポートＰ３から楕円状光導波路３９に入射するλ３の光信号である上り信号２６は、出射側単一モード光導波路３３および楕円状光導波路３９内を伝搬する。この上り信号２６は、楕円状光導波路３９によりビーム幅を平面的に広げた幅広ビームのコリメート光にされる。つまり、出射側単一モード光導波路３３から出射される上り信号２６は、楕円状光導波路３９により、スラブ光導波路３５内において、その中心位置３５ａにビームウエスト４１を持つビーム形状４５のように伝搬する。これにより、幅広ビームのコリメート光である上り信号２６のビームウエスト４１が誘電体多層膜フィルタ３４に入射する。この入射光（上り信号２６）は誘電体多層膜フィルタ３４を透過し、上記楕円状光導波路３９の逆の機能により、楕円状光導波路３７によりそのビーム幅を狭められて集光される。つまり、誘電体多層膜フィルタ３４を透過した幅広ビームのコリメート光であるλ３の上り信号２６は、楕円状光導波路３７により、スラブ光導波路３５内において、その中心位置３５ａからビーム形状４４のように伝搬し、その焦点ｆ３にビームウエストを持つように集光される。この上り信号２６は、楕円状光導波路３７から入射側単一モード光導波路３１へ出射され、入射側単一モード光導波路３１内を伝搬して入射ポートＰ１から出射される。この出射光（上り信号２６）は、図示を省略した単一モード光ファイバを介して局側装置（ＯＬＴ）へ伝送される。
【００５７】
なお本例では、楕円状光導波路３７が、入射側単一モード光導波路３１から出射される入射光（下り信号２５）を、ビーム幅を平面的に広げた幅広ビームのコリメート光にする幅広ビーム形成用光導波路に相当する。また、楕円状光導波路３８および３９が、スラブ光導波路３５から出射される幅広ビームのコリメート光を、ビーム幅を平面的に狭めて集光する幅広ビーム集光用光導波路にそれぞれ相当する。
【００５８】
以上のように構成された第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）図２２および図２３に示す上記従来例では、図２４（Ａ），（Ｂ）に示すように、単一モード光導波路である光導波路１５内を伝搬する下り信号および上り信号がＹ字状の分岐部Ａ，Ｂを伝搬する際に高次モードの伝搬光が発生する。このため、その高次モードの伝搬光が単一モード光導波路である光導波路１５または１６に結合できず損失となる。
【００５９】
図５（Ｂ）は、上記従来例におけるＹ字状の分岐部Ａにおける損失とアイソレーションの分岐角θ依存性を、損失を示す曲線６２とアイソレーションを示す曲線６３で示している。ここで、Ｙ字部分の分岐角は図５（Ａ）に示すように２θであり、損失は光導波路１５を実線の矢印のように伝搬する上り信号の入射光強度に対する出射光強度の比をｄＢ単
位（絶対値）で表わしたものである。アイソレーションは、点線の矢印で示すように光導波路１６へ伝搬する上り信号の強度の入射光強度に対する比をｄＢ単位（絶対値）で表わしたものである。図５（Ｂ）のグラフから、上記従来例では、損失はθが３度以下になると急増し、アイソレーションはθの増加とともに増加していること、および、４０ｄＢ以上のアイソレーションを得るためには、８度程度のθが必要であることがわかる。
【００６０】
これに対し、図４（Ｂ）は、上記第１実施形態における損失とアイソレーションの分岐角θ依存性を、損失を示す曲線６０とアイソレーションを示す曲線６１で示している。ここで、分岐角は図４（Ａ）に示すように２θである。損失は、出射ポートＰ３から入射ポートＰ１へ実線の矢印のように伝搬する上り信号の入射光強度に対する出射光強度の比をｄＢ単位（絶対値）で表わしたものである。アイソレーションは、出射ポートＰ２へ出射される上り信号の強度の入射光強度に対する比をｄＢ単位（絶対値）で表わしたものである。図４（Ｂ）から、本実施形態では、４０ｄＢ以上のアイソレーションを得るためには、θは４度程度で十分であること、および、θが４度程度のときの上記損失は上記従来例と同程度に小さいことがわかる。
【００６１】
したがって、本発明の第１実施形態においては、分岐角を小さくしても、従来例と同等の損失を保ちつつ、アイソレーションを大きく保つことができる。
このような作用効果が得られるのは、上り信号２６のビーム幅を楕円状光導波路３９により平面的に広げた幅広ビームのコリメート光を、スラブ光導波路３５内において自由伝搬させ、再度楕円状光導波路３７により集光して、入射側単一モード光導波路３１に結合する構成による。例えば、スラブ光導波路３５内に、幅が数十〜数百μｍ程度の幅広ビームのコリメート光を自由伝搬（正確には平面方向のみにおける自由伝搬）させるように構成する。
【００６２】
このような構成においては、上記従来技術のように単一モード光導波路のＹ字状の分岐部における高次モードによる影響はなく、それによる損失の増大やアイソレーションの低下を避けることができる。このため、分岐角も４°程度まで小さくすることができる。
【００６３】
（２）図６は、フィルタの傾き、つまり誘電体多層膜フィルタ３４に対する入射光の傾き角度（入射角θ）によるフィルタ透過特性の変化を示している。図６で、曲線６５はθが０度（垂直入射）の場合の変化を示しており、曲線６４はθが８度の場合の変化を示している。図６から、θが８度の場合には、θが０度の場合に対して、約１０ｎｍの「波長シフト」が発生すること、および、曲線６５の肩の部分６５ａで曲率が小さくなり、透過損失がダラダラと変化する「透過特性の鈍り」が発生することがわかる。このような現象は、光線が誘電体多層膜フィルタ３４の薄膜を斜めに透過することにより、（１−ｃｏｓθ）の関係で発生する。このため、そのような現象は、θを４度程度に小さくすることができる本実施形態では、８度程度のθが必要である上記従来例よりも約１／４程度に低減される。
【００６４】
したがって、誘電体多層膜フィルタ３４への入射光を、楕円状光導波路３７によりビーム幅を平面的に広げた幅広ビームのコリメート光にし、そのコリメート光の誘電体多層膜フィルタ３４への入射角θを４度程度に小さくすることができるため、フィルタ透過特性における「透過特性の鈍り」を小さくことができる。
【００６５】
（３）上り信号２６のビーム幅を楕円状光導波路３９により平面的に広げた幅広ビームのコリメート光を、スラブ光導波路３５内において自由伝搬させるとともに、このスラブ光導波路３５の中心位置３５ａに形成したスリット３６に誘電体多層膜フィルタ３４が固定されている。これにより、スリット３６の設置による損失（誘電体多層膜フィルタ３４を透過するビームの損失）を小さくすることができる。
【００６６】
例えば、図７は、７μｍ角の単一モード光導波路にスリットを設けた場合における誘電体多層膜フィルタの透過ビームの損失を曲線６６で示し、４０μｍ幅のスラブ光導波路３５にスリット３６を設けた場合における誘電体多層膜フィルタ３４の透過ビームの損失を曲線６７で示している。図７からわかるように、同じスリット幅の場合、上記第１実施形態のようにスラブ光導波路（例えば４０μｍ幅のスラブ光導波路）３５にスリット３６を設けた場合には、透過ビームの損失を、上記従来例のように単一モード光導波路（例えば７μｍ角の単一モード光導波路）にスリットを設けた場合よりも、約１／２に抑えることができる。
【００６７】
（４）誘電体多層膜フィルタ３４への入射角を小さくすることができるため、偏光依存損失（ＰＤＬ）の小さい光合分波モジュールを実現することができる。
（５）図２０および図２１に示すような空間光学系を用いた上記従来例と比較して、部品点数が少なくなり、光学的な調整も少なくなるので、安価で量産性の高い光合分波モジュールを実現することができる。
【００６８】
[第２実施形態]
図８は第２実施形態に係る光合分波モジュールとしての分波器３０Ａを示している。なお、図８では、図１に示す上記第１実施形態に係る分波器３０のうち、楕円状光導波路３８、誘電体多層膜フィルタ３４などの一部を省略して示してあるが、本実施形態に係る分波器３０Ａは、上記分波器３０と同様に３ポートの分波器である。
【００６９】
この分波器３０Ａでは、入射側単一モード光導波路３１に接続され、入射光（下り信号２５）を、ビーム幅を平面的に広げた幅広ビームにする楕円状光導波路３７Ａと、その幅広ビームをコリメートしてスラブ光導波路３５へ入射させるコアレンズ５１とで、上記幅広ビーム形成用光導波路が構成されている。
【００７０】
また、誘電体多層膜フィルタ３４を透過してスラブ光導波路３５から出射する幅広ビームのコリメート光であるλ２の光（出射光）を集光するコアレンズ５２と、出射側単一モード光導波路３３に接続され、その出射光のビーム幅を平面的に狭める楕円状光導波路３９Ａとで上記幅広ビーム集光用光導波路が構成されている。
【００７１】
また、誘電体多層膜フィルタ３４で反射してスラブ光導波路３５から出射する幅広ビームのコリメート光であるλ１の光（出射光）を集光するコアレンズ（図示省略）と、出射側単一モード光導波路３２（図１参照）に接続され、その出射光のビーム幅を平面的に狭める楕円状光導波路（図示省略）とで上記幅広ビーム集光用光導波路が構成されている。その他の構成は、上記第１実施形態と同じである。を含むことを特徴とする光合分波モジュール。
【００７２】
以上のように構成された第２実施形態によれば、上記第１実施形態が奏する作用効果（１）〜（５）に加えて、以下の作用効果を奏する。
（６）楕円状光導波路３７Ａ，３９Ａおよび出射ポートＰ２側の楕円状光導波路の長軸中心をスラブ光導波路３５の内側に位置させることができる。これにより、各楕円状光導波路の長さ（長軸方向の長さ）を短くすることができ、分波器３０Ａを小型化することができる。
【００７３】
[第３実施形態]
図９は第３実施形態に係る光合分波モジュールとしての分波器３０Ｂを示している。この分波器３０Ｂは、図８に示す上記第２実施形態に係る分波器３０Ａにおいて、楕円状光導波路３７Ａのコアレンズ５１とスラブ光導波路３５との間に、光導波路のコアの平面形
状をレンズ形状に形成した第２のコアレンズ５３を配置したものである。図８に示す楕円状光導波路３９Ａのコアレンズ５２とスラブ光導波路３５との間にも、第２のコアレンズ５３と同様な第２のコアレンズが配置されている。また、図８では図示を省略した上記出射ポートＰ２側の楕円状光導波路の他端に設けたコアレンズとスラブ光導波路３５との間にも、同様な第２のコアレンズが配置されている。その他の構成は、上記第２実施形態と同じである。
【００７４】
以上のように構成された第３実施形態によれば、上記第２実施形態と同様に、分波器３０Ｂを小型化することができる。
[第４実施形態]
図１０は第４実施形態に係る光合分波モジュールとしての分波器３０Ｃを示している。この分波器３０Ｃは、図８に示す上記第２実施形態の楕円状光導波路３７Ａに代えて、光導波路のコアの平面形状をレンズ形状にそれぞれ形成した複数のコアレンズを含むレンズ群３７Ｃを用いて上記幅広ビーム形成用光導波路を構成したものである。このレンズ群３７Ｃは、入射側単一モード光導波路３１からの下り信号２５（入射光）を、そのビーム幅を平面的に広げた幅広ビームのコリメート光のビームウエスト４１（図３参照）がスラブ光導波路３５の中心位置３５ａと一致するなコリメート光学系に構成される。
【００７５】
また、図８に示す楕円状光導波路３９Ａや図８では図示を省略した出射ポートＰ２側の楕円状光導波路についても、これらの楕円状光導波路に代えて、レンズ群３７Ｃと同様なンズ群を用いてもよい。その他の構成は、上記第２実施形態と同じである。
【００７６】
以上のように構成された第４実施形態によれば、上記第２実施形態と同様に、分波器３０Ｃを小型化することができる。
[第５実施形態]
図１１は第５実施形態に係る光合分波モジュールとしての分波器３０Ｄを示している。この分波器３０Ｄでは、入射側単一モード光導波路３１に接続され、入射光（下り信号２５）を、ビーム幅を平面的に広げた幅広ビームにするラッパ状光導波路３７Ｄと、その幅広ビームをコリメートしてスラブ光導波路３５へ入射させるコアレンズ５５とで、上記幅広ビーム形成用光導波路が構成されている。
【００７７】
また、誘電体多層膜フィルタ３４で反射してスラブ光導波路３５から出射する幅広ビームのコリメート光であるλ１の光信号２７（出射光）を集光するコアレンズ５６と、出射側単一モード光導波路３２に接続され、その出射光のビーム幅を平面的に狭めるラッパ状光導波路３８Ｄとで上記幅広ビーム集光用光導波路が構成されている。
【００７８】
また、誘電体多層膜フィルタ３４を透過してスラブ光導波路３５から出射する幅広ビームのコリメート光であるλ２の光（出射光）を集光するコアレンズ５７と、出射側単一モード光導波路３３に接続され、その出射光のビーム幅を平面的に狭めるラッパ状光導波路３９Ｄとで上記幅広ビーム集光用光導波路が構成されている。その他の構成は、図１に示す上記第１実施形態と同じである。
【００７９】
以上のように構成された第５実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
[第６実施形態]
図１２は第６実施形態に係る光合分波モジュールとしての分波器３０Ｅを示している。この分波器３０Ｅは、上記第１実施形態の２つの幅広ビーム集光用光導波路のうち、出射のみに使われる出射ポートＰ２側の上記幅広ビーム集光用光導波路を、スラブ光導波路３５から出射される幅広ビームのコリメート光を出射側単一モード光導波路３２へ伝搬する多モード干渉光導波路（ＭＭＩ）３８Ｅで構成したものである。
【００８０】
以上のように構成された第６実施形態によれば、出射のみに使われる出射ポートＰ２側の上記幅広ビーム集光用光導波路の長さを短くすることができ、分波器３０Ｅを小型化することができる。
【００８１】
[第７実施形態]
図１３は第７実施形態に係る光合分波モジュールとしての分波器３０Ｆを示している。この分波器３０Ｆは、図１に示す上記第１実施形態において、幅広ビームのコリメート光である下り信号２５（入射光）が誘電体多層膜フィルタ３４で反射される反射光を集光する楕円状光導波路３８に、その反射光に含まれる誘電体多層膜フィルタ３４の透過成分の光（λ２の光信号２８）を除去する誘電体多層膜フィルタ３４Ａを設けたものである。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。その誘電体多層膜フィルタ３４Ａは、λ１の光信号２７を透過し、λ２の光信号２８を反射する波長選択性を有している。
【００８２】
以上のように構成された第７実施形態によれば、上記第１実施形態が奏する作用効果（１）〜（５）に加えて、以下の作用効果を奏する。
（７）誘電体多層膜フィルタ３４の反射成分に含まれる透過成分（λ２の光信号２８）を低減してλ１の光信号２７のアイソレーションを大きくすることができる。
【００８３】
[第８実施形態]
図１４は第８実施形態に係る光合分波モジュールとしての分波器３０Ｇを示している。この分波器３０Ｇは、図１１に示す上記第５実施形態において、ラッパ状光導波路３８Ｄに、図１３の誘電体多層膜フィルタ３４Ａと同様の誘電体多層膜フィルタ３４Ｂを設けたものである。
【００８４】
この第８実施形態によれば、上記第７実施形態と同様に、誘電体多層膜フィルタ３４の反射成分に含まれる透過成分（λ２の光信号２８）を低減してλ１の光信号２７のアイソレーションを大きくすることができる。
【００８５】
[第９実施形態]
図１５は第９実施形態に係る光合分波モジュールとしての分波器３０Ｈを示している。この分波器３０Ｈは、図１１に示す上記第５実施形態において、出射側単一モード光導波路３２に、前記反射光に含まれる誘電体多層膜フィルタ３４の透過成分の光（λ２の光信号２８）を干渉により消滅させるマッハツェンダー干渉計型の光分波器７０を設けたものである。
【００８６】
この光分波器７０では、出射側単一モード光導波路３２に、２つのＹ分岐部７１，７２で分岐されたもう１つの光導波路７３を設けてある。Ｙ分岐部７１，７２間における出射側単一モード光導波路３２と光導波路７３の光導波路長の差を、ラッパ状光導波路３８Ｄから出射されるλ２の光信号がＹ分岐部７２で干渉して消滅するような位相差を持たせるように設定してある。
【００８７】
この第９実施形態によれば、上記第８実施形態と同様に、誘電体多層膜フィルタ３４の反射成分に含まれる透過成分（λ２の光信号２８）を低減してλ１の光信号２７のアイソレーションを大きくすることができる。
【００８８】
[第１０実施形態]
図１６は第１０実施形態に係る光合分波モジュールとしての分波器３０Ｉを示している。この分波器３０Ｉは、図１１に示す上記第５実施形態において、出射側単一モード光導波路３２に、前記反射光に含まれる誘電体多層膜フィルタ３４の透過成分の光（λ２の光
信号２８）を干渉により消滅させるマッハツェンダー干渉計型の光分波器８０を設けたものである。
【００８９】
この光分波器８０では、出射側単一モード光導波路３２ともう１つの光導波路８１に、２つの３ｄＢ方向性結合器８２，８３が形成されている。３ｄＢ方向性結合器８２，８３の間における出射側単一モード光導波路３２と光導波路８１の光導波路長の差を、ラッパ状光導波路３８Ｄからの出射光に含まれるλ２の光信号２８が３ｄＢ方向性結合器８２側で干渉して消滅するような位相差を持たせるように設定してある。
【００９０】
この第１０実施形態によれば、上記第８実施形態と同様に、誘電体多層膜フィルタ３４の反射成分に含まれる透過成分（λ２の光信号２８）を低減してλ１の光信号２７のアイソレーションを大きくすることができる。
【００９１】
[第１１実施形態]
図１７は第１１実施形態に係る光合分波モジュールとしての分波器３０Ｊを示している。この分波器３０Ｊは、図１１に示す上記第５実施形態において、基板４０に、フォトダイオード９０および半導体レーザ９１を実装したものである。
【００９２】
この第１１実施形態によれば、光コネクタのコストや調芯コストを低減することができるフォトダイオード９０や半導体レーザ９１などとの光能動・受動複合化モジュールを容易に実現することができる。
【００９３】
[第１２実施形態]
図１８は第１２実施形態に係る光合分波モジュールとしての分波器３０Ｋを示している。この分波器３０Ｋは、図１に示す上記第１実施形態において、上記誘電体多層膜フィルタ３４と、λ２の光信号２８を反射する誘電体多層膜フィルタ１０６との２つのフィルタを用いた４ポートの分波器である。
【００９４】
この分波器３０Ｋには、スラブ光導波路３５に接続された楕円状光導波路３７と同様の楕円状光導波路１０１と、楕円状光導波路１０１に接続されたスラブ光導波路１０２と、スラブ光導波路１０２に接続された楕円状光導波路１０３と、出射ポートＰ４を有する単一モード光導波路１０４とが設けられている。スラブ光導波路１０２には楕円状光導波路３９が接続されている。また、スラブ光導波路１０２の中心位置にはスリット１０５が形成されており、このスリット１０５に誘電体多層膜フィルタ１０６が差し込まれて固定されている。
【００９５】
この第１２実施形態によれば、λ２の光信号２８をλ３の上り信号２６を入射する出射ポートＰ３とは別の出射ポートＰ４から出射させることができる。
また、スリット位置や幅のばらつきによる損失のばらつきを低減できるため、図１に示すような分波器を多段に縦接続した安価で損失の小さい多段フィルタ構造の光合分波モジュールを実現することができる。
【００９６】
[第１３実施形態]
次に、第１３実施形態に係る分波器を図１９に基づいて説明する。
この分波器は、上記各実施形態において、各光導波路のコアを、入射ポートＰ１などに接続される単一モード光ファイバのコアとの屈折率差が０．０１程度（０．０４以内）で、使用波長範囲１．２６〜１．５６μｍにおいて透明な材料で作製したものである。
【００９７】
１．２６μｍ〜１．５６μｍの波長帯域を用いる光アクセス系ネットワークでの光通信用の合波器或いは分波器は、低価格であることが求められる。高分子光導波路を用いたモ
ジュールはその要求にこたえる１つの方法である。近年、成形或いはフォトリソグラフィ技術により比較的簡単に高分子光導波路が形成できるようになってきたが、一般に高分子光導波路は光ファイバに比較して屈折率が高い。この屈折率差は光ビームの後方反射の原因となり、結果的に光通信システムの障害を引き起こす原因となる。長距離通信や都市内通信に用いる比較的高価なモジュールでは、光ファイバと光導波路の端面を斜め研磨することにより、その後方反射の低減を図っている。しかし、斜め研磨することにより、斜め研磨自体のコストのみならず、調芯軸数が増加することにより調芯コストの増大にもつながる。より安価なモジュールが求められるアクセス系では、斜め研磨のコストも比較的大きな割合を占める。図１９は光ファイバと光導波路の接続界面における後方反射の大きさを、両者のコア部分の屈折率差に対して示している。屈折率差が大きくなると、後方反射は急激に増大することがわかる。入出射面を合わせて２つの接続面での後方反射は、図１９に示す値のほぼ２倍となり、これを−３５ｄＢ以下に抑えるためには、屈折率差を０．０４以下に抑える必要があることがわかる。
【００９８】
一般的な光導波路用高分子材料であるフッ素化ポリイミドでは、光ファイバとの屈折率差が０．０８程度であり、ポリシランでは０．１２程度とかなり大きい。これに対し、本実施形態では、単一モード光ファイバのコアとの屈折率差が０．０１程度（０．０４以内）で、使用波長範囲１．２６〜１．５６μｍにおいて透明な材料として、無機有機複合材料（いわゆるゾルゲル材料）を用いて上記各光導波路のコアを形成している。
【００９９】
この第１３実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（８）光導波路のコアと単一モード光ファイバとの屈折率差を０．０１程度に抑えることにより、光ビームの後方反射（反射損失）を−３５ｄＢ以下に抑えることができる。これにより、使用する単一モード光ファイバや各光導波路の端面、特に光ファイバとの接続面の斜め研磨を省略することが可能になり、これによっても光アクセス系ネットワークに用いる安価な分波器を実現することができる。
【０１００】
[変形例]
なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
・上記各実施形態では、スラブ光導波路３５を、光が導波するコアの平面形状が半径Ｒの円形で、一様な厚さを持つ光導波路としているが、その平面形状が円形以外の形状であってもよい。例えば、スラブ光導波路３５を、光が導波するコアの平面形状が矩形で、一様な厚さを持つ光導波路としてもよい。要するに、スラブ光導波路３５は、幅広ビームのコリメート光を自由伝搬させる光導波路で、スリット３６が形成される部分の幅が所定値、例えば４０μｍ程度の光導波路であれば良い。
【０１０１】
・上記各実施形態では、スラブ光導波路３５の、スリット３６が形成されている部分の幅（２Ｒ）を４０μｍとしているが、である。つまり、直径２Ｒが４０μｍである円形のスラブ光導波路３５の中心位置３５ａにスリット３６が形成されている。
【０１０２】
・上記各実施形態では、本発明を具体化した分波器を一例として説明したが、各実施形態の分波器は合波器としても使用できることは言うまでもない。例えば、図１に示す第１実施形態の分波器３０において、出射ポートＰ２からλ１の光信号２７を、出射ポートＰ３からλ２の光信号２８を入射させると、１の光信号２７とλ２の光信号２８が合波された下り信号２５を入射ポートＰ１から出力させることができる。
【０１０３】
・上記各実施形態では、光アクセス系ネットワークにおける局側装置や加入者側装置などに用いる分波器を一例として説明したが、本発明は光アクセス系ネットワーク以外の光通信に用いる合波器や分波器として使用される光合分波モジュールに広く適用可能である。近年、メトロ通信では比較的粗い波長間隔で分割した低密度分割多重（ＣＷＤＭ）伝送
が規格化されている。本発明は、このようなＣＷＤＭ伝送用の低損失かつ低価格な光合分波モジュールとしても使用可能である。なお、ここにいう「メトロ通信」とは、メトロネットワークにおけるメトロコア（市街地幹線網）での通信と、このメトロコアとアクセス網を結ぶメトロエッジでの通信とをいう。
【０１０４】
・上記各実施形態では、２種類の波長（λ１，λ２）の光信号を分波する分波器について説明したが、本発明は、上記各分波器を縦接続することで、３種類以上の波長を合分波する光合分波モジュールに広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】第１実施形態に係る光合分波モジュールとしての分波器を示す平面図。
【図２】楕円状光導波路内で光が伝搬する様子を示す説明図。
【図３】図１の分波器における２つの楕円状光導波路とスラブ光導波路の位置関係を示す平面図。
【図４】（Ａ）は図１の分波器における損失とアイソレーションの説明図、（Ｂ）は同分波器における損失とアイソレーションの分岐角依存性を示すグラフ。
【図５】（Ａ）は従来例における損失とアイソレーションの説明図、（Ｂ）は従来例における損失とアイソレーションの分岐角依存性を示すグラフ。
【図６】フィルタの傾きによるフィルタ透過特性の変化を示すグラフ。
【図７】図１の分波器と従来例におけるスリットの存在による透過ビームの損失を示すグラフ。
【図８】第２実施形態に係る分波器の一部を示す平面図。
【図９】第３実施形態に係る分波器の一部を示す平面図。
【図１０】第４実施形態に係る分波器の一部を示す平面図。
【図１１】第５実施形態に係る分波器を示す平面図。
【図１２】第６実施形態に係る分波器の一部を示す平面図。
【図１３】第７実施形態に係る分波器を示す平面図。
【図１４】第８実施形態に係る分波器を示す平面図。
【図１５】第９実施形態に係る分波器を示す平面図。
【図１６】第１０実施形態に係る分波器を示す平面図。
【図１７】第１１実施形態に係る分波器を示す平面図。
【図１８】第１２実施形態に係る分波器を示す平面図。
【図１９】第１３実施形態に係る分波器の説明に用いるグラフで、光ファイバと光導波路の屈折率差と、後方反射（反射損失）の関係を示すグラフ。
【図２０】従来の分波器を示す構成図。
【図２１】図２０の分波器のより詳細な構成図。
【図２２】別の従来の分波器を示す構成図。
【図２３】図２２の分波器のより詳細な構成図。
【図２４】（Ａ），（Ｂ）は図２２の分波器の不具合を説明するための説明図。
【図２５】図２２の分波器の不具合を説明するための説明図。
【符号の説明】
【０１０６】
３０，３０Ａ〜３０Ｋ…分波器、３１…入射側単一モード光導波路、３２，３３、１０４…出射側単一モード光導波路、３４，１０６…誘電体多層膜フィルタ、３５，１０２…スラブ光導波路、３５ａ…中心位置、３６，１０５…スリット、３７〜３９，３７Ａ，３９Ａ，１０１，１０３…楕円状光導波路、３７Ｄ，３８Ｄ，３９Ｄ…ラッパ状光導波路、３７Ｃ…レンズ群、３７ａ，３９ａ…長軸中心、３８Ｅ…多モード干渉光導波路、４０…基板、４１…ビームウエスト、５１，５２，５３，５５〜５７…コアレンズ、７０，８０…光分波器。
【図１】
2005091503.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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2005091503.tif 000018
【図１７】
2005091503.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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