(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光分波器における基板上の複数の出力用光導波路又は光合波器における基板上の複数の入力用光導波路のコア中を伝搬する各波長毎の信号光の一部を分岐するためのタップ導波路がクラッド中に形成され、該クラッド中に設けられた溝に受光素子が配置され、タップ導波路により導波されたモニタ光を該受光素子で受光して各波長のチャネル毎に信号光をモニタする光合分波器であって、
前記タップ導波路は、その一端が前記コアと重複する領域を有するか、又は前記コアの近傍に配置され、他端が前記基板の厚さ方向において前記一端よりも浅い位置に配置されて、分岐された前記モニタ光を、前記コアから、前記基板の厚さ方向において該コアよりも浅い位置にある前記受光素子の側面に導くように、略Ｓ字状に形成されており、
前記タップ導波路は、フェムト秒レーザであるパルスレーザを集光照射して、クラッド中に屈折率上昇領域を誘起することによって形成されていることを特徴とする光合分波器。
【請求項２】
光分波器における基板上の複数の出力用光導波路又は光合波器における基板上の複数の入力用光導波路のコア中を伝搬する各波長毎の信号光の一部を分岐するためのタップ導波路をクラッド中に形成し、該クラッド中に設けられた溝に受光素子を配置して、タップ導波路により導波されたモニタ光を受光素子で受光して各波長のチャネル毎に信号光をモニタする光合分波器の製造方法であって、
前記コアと重複する領域又は前記コアの近傍から、これよりも前記基板の厚さ方向における浅い位置にかけて、フェムト秒レーザであるパルスレーザを前記クラッドに集光照射し、該クラッド中に屈折率上昇領域を誘起することによって、分岐された前記モニタ光を、前記コアから、前記基板の厚さ方向において該コアよりも浅い位置にある前記受光素子の側面に導くように、略Ｓ字状に前記タップ導波路を形成することを特徴とする光合分波器の製造方法。
【請求項３】
前記受光素子を配置後に、信号光を入力し、光分波器における分波された後の前記信号光又は光合波器における合波される前の前記信号光の一部である出力光の強度と、前記信号光の一部であって、前記タップ導波路により導波されて前記受光素子で受光されたモニタ光の強度とを検出しつつ、前記パルスレーザを複数回重ねて照射して、前記出力光の強度と前記モニタ光の強度との分岐比を調整し、前記タップ導波路を形成することを特徴とする請求項２記載の光合分波器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光波長多重通信分野で用いられる光合分波器に関し、特に、各チャネルの信号をモニタする機能を有する光合分波器とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高密度波長多重通信システムにおいて各チャネルの信号光をモニタする場合、従来は、光合分波器の後段に、信号光の一部を導波するためのタップカプラとモニタ用フォトダイオードとを融着接続によって接続して、タップカプラにより導波された光を用いて信号光をモニタすることが一般に行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年の高密度波長多重通信システムのようにチャネル数が増大すると、光合分波器は、誘電体多層膜フィルタや光ファイバグレーティングに替えてアレイ導波路回折格子（以下「ＡＷＧ」と略記する）を用いることで、部品点数が削減され、小型化が可能となるが、各チャネルの信号光をモニタする機構を設けようとすると、チャネル数の増大に伴って、タップカプラとモニタ用フォトダイオードの使用数量が増大し、光モジュール全体が大型化することが問題となっていた。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、チャネル数が増大しても、各チャネルの信号光をモニタする機構を集積化して、小型化が可能な光合分波器を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、光分波器における基板上の複数の出力用光導波路又は光合波器における基板上の複数の入力用光導波路のコア中を伝搬する各波長毎の信号光の一部を分岐するためのタップ導波路がクラッド中に形成され、該クラッド中に設けられた溝に受光素子が配置され、タップ導波路により導波されたモニタ光を該受光素子で受光して各波長のチャネル毎に信号光をモニタする光合分波器であって、前記タップ導波路は、その一端が前記コアと重複する領域を有するか、又は前記コアの近傍に配置され、他端が前記基板の厚さ方向において前記一端よりも浅い位置に配置されて、分岐された前記モニタ光を、前記コアから、前記基板の厚さ方向において該コアよりも浅い位置にある前記受光素子の側面に導くように、略Ｓ字状に形成されており、前記タップ導波路は、フェムト秒レーザであるパルスレーザを集光照射して、クラッド中に屈折率上昇領域を誘起することによって形成されていることを特徴とする光合分波器である。これにより、光合分波器の基板上にモニタ機構を備えることができ、部品点数を削減し、小型化が可能な光合分波器を実現することができる。
【０００５】
請求項２記載の発明は、光分波器における基板上の複数の出力用光導波路又は光合波器における基板上の複数の入力用光導波路のコア中を伝搬する各波長毎の信号光の一部を分岐するためのタップ導波路をクラッド中に形成し、該クラッド中に設けられた溝に受光素子を配置して、タップ導波路により導波されたモニタ光を受光素子で受光して各波長のチャネル毎に信号光をモニタする光合分波器の製造方法であって、前記コアと重複する領域又は前記コアの近傍から、これよりも前記基板の厚さ方向における浅い位置にかけて、フェムト秒レーザであるパルスレーザを前記クラッドに集光照射し、該クラッド中に屈折率上昇領域を誘起することによって、分岐された前記モニタ光を、前記コアから、前記基板の厚さ方向において該コアよりも浅い位置にある前記受光素子の側面に導くように、略Ｓ字状に前記タップ導波路を形成することを特徴とする光合分波器の製造方法である。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の光合分波器の製造方法において、前記受光素子を配置後に、信号光を入力し、光分波器における分波された後の前記信号光又は光合波器における合波される前の前記信号光の一部である出力光の強度と、前記信号光の一部であって、前記タップ導波路により導波されて前記受光素子で受光されたモニタ光の強度とを検出しつつ、前記パルスレーザを複数回重ねて照射して、前記出力光の強度と前記モニタ光の強度との分岐比を調整し、前記タップ導波路を形成することを特徴とする。これにより、出力光強度とモニタ光強度との分岐比を所望の値とすることが容易な光合分波器の製造方法を実現することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１に、本発明の光合分波器の例を示す。
図１中、符号１は光合分波器であり、一例として、ＡＷＧ型の光合分波器を示している。符号２は入力側光ファイバアレイであり、この入力側光ファイバアレイ２は、光合分波器１の入力端に接続されている。符号３は、入力側光ファイバアレイ２に接続された入力用光ファイバである。符号４は出力側光ファイバアレイであり、この出力側光ファイバアレイ４は、光合分波器１の出力端に接続されている。符号５は、出力側光ファイバアレイ４に接続された出力用光ファイバである
符号６は、光合分波器の基板であり、例えば、シリコンウエハからなっている。この基板６上には、入力用光導波路７と、この入力光を複数の導波路に分岐させるための展開用スラブ導波路８と、その後段に配置された長さの異なる複数本のアレイ導波路９と、このアレイ導波路９から放射された光を互いに干渉させるためのスラブ光導波路１０と、複数の出力用光導波路１１が形成されている。
符号１２は、基板６上に設けられた溝であり、この溝１２の内部には、受光素子１３が出力側チャネル数だけ配置されている。
【０００７】
図２は、図１に示したＡの部分の、基板６に対して垂直な方向の断面を示す図である。図２中、符号６は基板であり、この基板６上には下クラッド１５が形成され、この下クラッド１５上にはコア１６が形成されている。符号１７は、コア１６上に形成された上クラッドであり、この上クラッド１７中には、タップ導波路１８が形成されている。このタップ導波路１８とは、コア１６内を伝搬する光のうち、ごく一部の光のみが分波されて導波されるように形成された導波路のことをいう。
この上クラッド１７の厚さは、使用波長において光伝送損失が十分小さくなるようにクラッド材料とコア材料との比屈折率差、導波路構造等を考慮して決定され、通常２０μｍ程度であるが、この例では、上クラッド１７内に受光素子１３を配置するため、さらに厚くして、３０μｍ〜４０μｍとするのが好ましい。
【０００８】
タップ導波路１８の形状は、有効にモニタ光を導波するために、図２に示す断面から見て略Ｓ字形状であることが好ましい。また、タップ導波路１８の先端部は、図２に示すようにコア１６と重複する領域を持つように形成してもよく、また、タップ導波路１８の先端部をコア１６の近傍に接近させるように形成してもよい。
符号１２は溝であり、この溝１２内に受光素子１３が配置されている。この受光素子１３として、例えばフォトダイオードが用いられる。
溝１２は、出力用光導波路１１のうち、１２７μｍピッチまたは２５０μｍピッチで直線状に導波路が整列している部分の直上に、この導波路に対して垂直な方向に例えば研削加工機により設けられ、この溝１２内に受光素子１３を配置する。この際、溝１２を設けた位置での上クラッド１７の厚さは１０μｍ程度とするのが好ましい。
【０００９】
この例の光合分波器は、信号光をモニタするためにタップ導波路１８を形成し、受光素子１３を配置したものであり、このタップ導波路１８の製造方法について以下に説明する。
タップ導波路１８は、上クラッド１７の上方からフェムト秒レーザのようなパルスレーザを集光照射して、屈折率上昇領域を誘起することによって形成される。このフェムト秒レーザ照射は、少なくともＸ、Ｙ、Ｚ方向の３軸移動可能な精密ステージと、位置合わせのための観察用の顕微鏡等を含む光学系と、フェムト秒レーザ装置と、フェムト秒レーザを集光照射するための対物レンズを用いて行う。このフェムト秒レーザを集光照射するための対物レンズは、位置あわせに使用する顕微鏡の対物レンズを兼用することも可能であり、この場合には、フェムト秒レーザは顕微鏡筒にミラーを用いて導光される。
タップ導波路１８を形成するために、上クラッド１７の内部にフェムト秒レーザが集光されるように集光点を調整する。この集光点を上クラッド１７の内部で相対移動させることにより、光導波路として機能する連続した高屈折率領域が上クラッド１７の内部に形成される。集光点の相対移動は、レーザ光の集光点に対して上クラッド１７を連続的に移動させ、あるいは上クラッド１７の内部でレーザ光の集光点を連続的に移動させることにより行われる。
【００１０】
滑らかで連続的なタップ導波路１８を形成するためには、照射するレーザ光のパルス間隔を狭く、すなわち繰り返し周期を短くして照射することが望ましく、そのためには高繰り返し型のフェムト秒レーザを照射することが好ましい。
タップ導波路１８の形成は、入力側光ファイバアレイ２及び出力側光ファイバアレイ４と受光素子１３を実装した後に行ってもよい。この場合には、波長多重された光を入力し、または１波長の光を順次入力して、分波された出力光の強度をモニタしつつ、受光素子１３のレベルもモニタしながらフェムト秒レーザを照射する。このフェムト秒レーザの照射は、１回あたりのフェムト秒レーザの強度を弱くし、複数回重ねて照射することが好ましく、これによって分岐比の調整を行うことができる。このようにしてタップ導波路１８を形成すると、タップ導波路１８によってコア１６から分岐される光の分岐比を所望の値に設定することが容易となる。
【００１１】
次に、本発明の光合分波器の例の動作について説明する。
図１において、入力用光ファイバ３から送られた信号光は、入力側光ファイバアレイ２を介して光合分波器１の入力用光導波路７に入力され、この入力光は展開用スラブ導波路８によって複数の導波路に分岐され、アレイ導波路９と、スラブ光導波路１０とによって波長毎に分波され、出力用光導波路１１から出力側光ファイバアレイ４を介して出力用光ファイバ５から出力される。
図２において、信号光は各波長毎にコア１６内を伝搬するが、その一部はモニタ光としてタップ導波路１８に導波され、受光素子１３により受光されて、各チャネル毎に信号光のモニタが行われる。
【００１２】
以上の説明においては、光分波器としてＡＷＧを用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、Ｙ分岐を多段に重ねた１入力８出力型光分波器等、他のタイプの光分波器についても適用可能である。
また、すべてのチャネルについてモニタする場合に限らず、１チャネルのみをモニタする場合にも適用できる。
さらに、以上説明したモニタ手段によって、入力側の各チャネルをモニタすることもできる。この場合には、受光素子へモニタ光を導波するためのタップ導波路１８を形成する方向を逆にすることによって実現できる。
この例の光合分波器よると、コア１６中を伝搬する信号光の一部を分岐するためのタップ導波路１８を上クラッド１７中に形成し、上クラッド１７中に設けられた溝１２に受光素子１３を配置して、タップ導波路１８により導波されたモニタ光を受光素子１３で受光してチャネル毎に信号光強度をモニタすることにより、光合分波器の基板上にモニタ機構を備えることができ、部品点数を削減し、小型化が可能な光合分波器を実現することができる。
また、タップ導波路１８を、出力光強度とモニタ光強度との分岐比を調整しつつ、パルスレーザを照射して形成することにより、出力光強度とモニタ光強度との分岐比を所望の値とすることが容易な光合分波器の製造方法を実現することができる。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、コア中を伝搬する信号光の一部を分岐するためのタップ導波路をクラッド中に形成し、該クラッド中に設けられた溝に受光素子を配置して、タップ導波路により導波されたモニタ光を受光素子で受光してチャネル毎に信号光強度をモニタすることにより、光合分波器の基板上にモニタ機構を備えることができ、部品点数を削減し、小型化が可能な光合分波器を実現することができる。
また、タップ導波路を、出力光強度とモニタ光強度との分岐比を調整しつつ、パルスレーザを照射して形成することにより、出力光強度とモニタ光強度との分岐比を所望の値とすることが容易な光合分波器の製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光合分波器の例を示す図である。
【図２】本発明の光合分波器の例について、タップ導波路によりモニタする機構を説明する図である。
【符号の説明】
６…基板、１２…溝、１３…受光素子、１５…下クラッド、１６…コア、
１７…上クラッド、１８…タップ導波路
【図１】
0004514999.tif 000002
【図２】
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