(57)【要約】【課題】光のロスを低減する。【解決手段】１本以上の入出力用光導波路１６と、入出力用光導波路が接続された平面型光導波路１８と、平面型光導波路に放射状に接続された複数のチャネル型光導波路２０とが、それぞれクラッド１４との屈折率差が４０％以上であるコア２２として基板１２の第１主面１２ａ上に設けられたクラッドの中にそれぞれ埋め込まれた構造を有していて、コアの第１主面に垂直な側面がクラッドの屈折率とコアの屈折率との中間の屈折率を有する高屈折率膜２４で覆われている。【選択図】図１
2012014027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本以上の入出力用光導波路と、該入出力用光導波路が接続された平面型光導波路と、該平面型光導波路に放射状に接続された複数のチャネル型光導波路とが、それぞれクラッドとの屈折率差が４０％以上であるコアとして基板の第１主面上に設けられた前記クラッドの中にそれぞれ埋め込まれた構造を有していて、
前記コアの前記第１主面に垂直な側面が前記クラッドの屈折率と前記コアの屈折率との中間の屈折率を有する高屈折率膜で覆われていることを特徴とするスターカプラ。
【請求項２】
前記コアの前記第１主面に平行な上面が前記高屈折率膜で覆われていることを特徴とする請求項１に記載のスターカプラ。
【請求項３】
前記コアの前記第１主面に平行な底面が前記高屈折率膜で覆われていることを特徴とする請求項２に記載のスターカプラ。
【請求項４】
前記側面を覆う前記高屈折率膜が、前記コアの下端より下方にまで延在していることを特徴とする請求項３に記載のスターカプラ。
【請求項５】
前記コアの屈折率をｎｗとし、前記クラッドの屈折率をｎｃとし、及び前記高屈折率膜の屈折率をｎｆとするとき、当該高屈折率膜の屈折率ｎｆが、下記式（１）を満たすことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のスターカプラ。
０．１２×（ｎｗ−ｎｃ）＞ｎｆ−ｎｃ・・・（１）
【請求項６】
前記高屈折率膜の膜厚は、前記平面型光導波路との接続部における、互いに隣接する２本の前記チャネル型光導波路の間隔の１／２よりも大きな値であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のスターカプラ。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載のスターカプラとしての第１及び第２スターカプラを用いたアレイ導波路回折格子型の光合分波素子であって、
前記第１スターカプラは、前記入出力用光導波路としての１本の入力用光導波路と、前記チャネル型光導波路としての複数の第１チャネル型光導波路とを有していて、
前記第２スターカプラは、前記入出力用光導波路としての２本の出力用光導波路と、前記チャネル型光導波路としての、前記第１チャネル型光導波路と同数の第２チャネル型光導波路とを有していて、
前記第１及び第２チャネル型光導波路のそれぞれが互いに接続されて、光路長が規則的に変化する導波路アレイを形成していることを特徴とする光合分波素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スターカプラ及び、このスターカプラを用いて形成されるアレイ導波路回折格子型の光合分波素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光素子の小型化と量産化とを目的として、Ｓｉ（シリコン）を光導波路材料として用いる技術が注目されている。Ｓｉ製の光素子の一つとして、光合分波素子が知られている。これは、光加入者系通信システムなどにおいて用いられ、異なった波長の光を一本の光ファイバに合波し、及び光ファイバから異なった波長の光を分離して取り出す目的で使用される。
【０００３】
光合分波素子としては、様々な構造のものが存在するが、波長合分波特性が良好で小型化が可能なアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）を用いた光合分波素子が近年注目されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
非特許文献１のアレイ導波路回折格子は、Ｓｉを導波路材料として用いているために、光導波路の寸法が極めて小さい。そのため、平面導波路とアレイ導波路との接続部において、隣接したアレイ導波路間の間隔と、アレイ導波路の導波路幅とが同等の大きさとなってしまう。その結果、平面導波路を伝播してきた光が、上述したアレイ導波路間の間隔から外部に放射されてしまい、光の損失が極めて大きくなる。
【０００５】
石英系の光導波路に関しては、この問題を解決するために、様々な試みがなされている（例えば、特許文献１〜９参照）。しかし、何れもＳｉ製光導波路を用いたＡＷＧへの応用には困難が伴う。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＧｒｏｕｐＩＶ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  ２００９  ＩＥＥＥ  ｐａｐｅｒ  ＴｈＰ６  ２００９年９月１０日
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００６−５０７５４２号公報
【特許文献２】特開２００６−３０６８７号公報
【特許文献３】特開２００５−２０２３７３号公報
【特許文献４】特開２００４−３２５８６５号公報
【特許文献５】特開２００４−１７０６２７号公報
【特許文献６】特開２００４−２９０７３号公報
【特許文献７】特開２００２−６２４４４号公報
【特許文献８】特開２００１−１５９７１８号公報
【特許文献９】特開２０００−１４７２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この出願に係る発明者は、鋭意検討の結果、光導波路の側面に高屈折率膜を設けることで、上述した問題点を解決できることに想到した。
【０００９】
従って、この発明の目的は、従来よりも光のロスを低減した、Ｓｉ製のスターカプラ及びこのスターカプラを用いたＡＷＧ型の光合分波素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的の達成を図るために、この発明の第１の要旨のスターカプラによれば、１本以上の入出力用光導波路と、入出力用光導波路が接続された平面型光導波路と、平面型光導波路に放射状に接続された複数のチャネル型光導波路とが、それぞれクラッドとの屈折率差が４０％以上であるコアとして基板の第１主面上に設けられたクラッドの中にそれぞれ埋め込まれた構造を有していて、第１主面に垂直なコアの側面がクラッドの屈折率とコアの屈折率との中間の屈折率を有する高屈折率膜で覆われている。
【００１１】
この発明のスターカプラの好適な実施態様として、第１主面に平行なコアの上面が高屈折率膜で覆われているのが良い。
【００１２】
この発明のスターカプラの別の好適な実施態様として、第１主面に平行なコアの底面が高屈折率膜で覆われているのが良い。
【００１３】
この発明のスターカプラのさらに別の好適な実施態様として、側面を覆う高屈折率膜が、コアの下端より下方にまで延在しているのが良い。
【００１４】
この発明のスターカプラのさらに別の好適な実施態様として、コアの屈折率をｎｗとし、クラッドの屈折率をｎｃとし、及び高屈折率膜の屈折率をｎｆとするとき、高屈折率膜の屈折率ｎｆが、下記式（１）を満たすことが好ましい。
０．１２×（ｎｗ−ｎｃ）＞ｎｆ−ｎｃ・・・（１）
【００１５】
この発明のスターカプラのさらに別の好適な実施態様として、高屈折率膜の膜厚は、平面型光導波路との接続部における、互いに隣接する２本のチャネル型光導波路の間隔の１／２よりも大きな値であることが好ましい。
【００１６】
この発明の第２の要旨の光合分波素子によれば、上述のスターカプラとしての第１及び第２スターカプラを用いたアレイ導波路回折格子型の光合分波素子であって、第１スターカプラは、入出力用光導波路としての１本の入力用光導波路と、チャネル型光導波路としての複数の第１チャネル型光導波路とを有していて、第２スターカプラは、入出力用光導波路としての２本の出力用光導波路と、チャネル型光導波路としての、第１チャネル型光導波路と同数の第２チャネル型光導波路とを有していて、第１及び第２チャネル型光導波路のそれぞれが互いに接続されて、光路長が規則的に変化する導波路アレイを形成している。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は上述のように構成されている。従って、この発明では、従来よりも光のロスを低減した、Ｓｉ製のスターカプラ及びこのスターカプラを用いたＡＷＧ型の光合分波素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１のスターカプラの構造を概略的に示す平面図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ線においてスターカプラを切断した切断端面図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、スターカプラの各チャネル型光導波路から出力される光の強度特性をシミュレーションにより求めた特性図であり、（Ｃ）は、（Ａ）及び（Ｂ）のシミュレーションを行うに当たり仮定したスターカプラの模式図である。
【図４】スターカプラの出力特性を示す特性図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、図２に対応する位置における変形例のスターカプラの切断端面図である。
【図６】実施形態２の光合分波素子の構造を概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。なお、各図において各構成要素の形状、大きさ及び配置関係について、この発明が理解できる程度に概略的に示してある。また、以下、この発明の好適な構成例について説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は、以下の実施形態に何ら限定されない。また、各図において、共通する構成要素には同符号を付し、その説明を省略することもある。
【００２０】
（実施形態１）
（構造）
図１〜図２を参照して、実施形態１のスターカプラについて説明する。図１は、スターカプラの構造を概略的に示す平面図である。図２は図１のＢ−Ｂ線においてスターカプラを切断した切断端面図である。なお、図１において、スターカプラは、クラッド中に埋め込まれているために直接目視することはできない。しかし、スターカプラの平面的な構造を明確にするために、実線で示してある。
【００２１】
スターカプラ１０は、基板１２の第１主面１２ａに設けられたクラッド１４中にそれぞれ埋め込まれた入出力用光導波路１６と、平面型光導波路１８と、チャネル型光導波路２０とを備えて構成されている。
【００２２】
入出力用光導波路１６、平面型光導波路１８及びチャネル型光導波路２０は、それぞれ、クラッド１４中にコアとして設けられているので、以下、これら１６、１８及び２０を総称する場合には、コア２２と称する。そして、コア２２の側面、すなわち第１主面１２ａに垂直な側面２２ａは、その側面全体にわたって、高屈折率膜２４で覆われている。なお、高屈折率膜２４は、コア２２の上面２２ｂも覆っているが、これについては後述する。ここで、高屈折率とは、クラッド１４よりも高い屈折率であることを意味するが、この実施形態では、さらに、高屈折率膜２４の屈折率ｎｆは、クラッド１４の屈折率ｎｃとコア２２の屈折率ｎｗの中間の値とするのが好適である。コア２２は、この実施形態に示す例では、好ましくは、例えばクラッド１４との屈折率差が４０％以上であるＳｉ（屈折率ｎｗ＝３．５）を用いて形成するのが良い。また、クラッド１４は、この実施形態に示す例では、好ましくは、例えば屈折率ｎｃが１．４５のＳｉＯ２とするのが良い。さらに、高屈折率膜２４は、この実施形態に示す例では、好ましくは、例えば屈折率ｎｆが２．０のＳｉＮとするのが良い。
【００２３】
以下、図１を参照して、スターカプラ１０の構成要素について順に説明していく。
【００２４】
平面型光導波路１８は、例えば、平面形状が略等脚台形状であり、台形の上底及び下底は、所定の曲率半径で台形の外側方向に突出している。下底よりも長さが短い台形の上底の中央部に、１本の入出力用光導波路１６が接続されている。そして、上底よりも長さが長い台形の下底には、等角度間隔で、複数のチャネル型光導波路２０，２０，・・・が接続されている。チャネル型光導波路２０，２０，・・・の本数は、この実施形態に示す例では７本とする。
【００２５】
なお、等角度間隔とは、下底の曲率の中心から放射状に複数の直線が延在するときの、これら直線の角度間隔が等しいことを意味する。従って、下底の曲線に沿ってチャネル型光導波路は互いに等間隔で設けられる。
【００２６】
上述のように平面型光導波路１８の上底に接続されている入出力用光導波路１６には、平面型光導波路１８から、又は、入出力用光導波路１６から平面型光導波路１８に向けて光が伝播する。入出力用光導波路１６の横断面の寸法は、この実施の形態では、一例として第１主面１２ａに平行な方向の長さを約３００ｎｍとし、及び第１主面１２ａに垂直な方向の長さを約３００ｎｍとする。入出力用光導波路１６の平面型光導波路１８との接続部を、後者に向けてテーパ状に導波路幅が拡大するテーパ状導波路部分２６とする。さらに、テーパ状導波路部分２６の光伝播方向に沿った長さを約１０μｍとし、及びテーパの拡がり角を約１０°とする。このように、テーパ状導波路部分２６を設けることにより、光の損失を低減することができる。
【００２７】
等脚台形状の平面型光導波路１８の下底に等角度間隔で接続されている複数のチャネル型光導波路２０のそれぞれには、平面型光導波路１８を伝播してきた光が分配されて入力される。又は、複数のチャネル型光導波路２０のそれぞれを伝播してきた光は、平面型光導波路１８で合波される。チャネル型光導波路２０の横断面の寸法は、入出力用光導波路１６と同じ寸法とする。また、チャネル型光導波路２０の平面型光導波路１８との接続部を、後者に向けてテーパ状に導波路幅が拡大するテーパ状導波路部分２６とする。このテーパ状導波路部分２６の寸法は、上述したテーパ状導波路部分２６と同様とする。
【００２８】
互いに隣接するチャネル型光導波路２０及び２０の平面型光導波路１８との接続面における間隔２０ａは、好ましくは、例えば約３００ｎｍとする。隣接するチャネル型光導波路２０及び２０の間の間隔２０ａをこの程度の値とすることにより、スターカプラ１０の製造段階におけるドライエッチングにおいて、隣接するチャネル型光導波路２０及び２０の間の間隔２０ａを寸法精度良く加工することができる。なお、ここで、間隔２０ａとは、隣接したテーパ状導波路部分２６及び２６の間において、互いに向かい合う側面間の距離のことを示す。
【００２９】
高屈折率膜２４は、コア２２の側面２２ａを覆っている。高屈折率膜２４の屈折率ｎｆは、下記（１）式を満たすような値とすることが好ましい。
【００３０】
０．１２×（ｎｗ−ｎｃ）＞ｎｆ−ｎｃ・・・（１）
なお、（１）式の導出については、後述する。
【００３１】
高屈折率膜２４の膜厚は、上述した、チャネル型光導波路２０及び２０の間の間隔２０ａを完全に高屈折率膜２４で覆うことができるような厚みであることが好ましい。つまり、間隔２０ａが約３００ｎｍであることから、高屈折率膜２４の膜厚は、その半分の１５０ｎｍ以上の厚みとすることが好ましい。このように、間隔２０ａを完全に高屈折率膜２４で埋め込むことにより、間隔２０ａから外部へと放射されて損失となる光の一部を高屈折率膜２４で捕捉して、チャネル型光導波路２０へと戻してやることができる。
【００３２】
続いて、図２を参照して、スターカプラ１０のチャネル型光導波路２０の断面構造について説明する。
【００３３】
図２に示されたチャネル型光導波路２０を始めとするコア２２は、基板１２の第１主面１２ａ上に設けられたクラッド１４の中に埋め込まれて設けられている。そして、コア２２の第１主面１２ａに垂直な側面２２ａ及び上面２２ｂは、それぞれの全面が高屈折率膜２４で覆われている。
【００３４】
より詳細には、クラッド１４は、基板１２の第１主面１２ａ上に形成された下層クラッド１４ａと、下層クラッド１４ａ上に形成された上層クラッド１４ｂとを備えている。そして、下層クラッド１４ａ上には、チャネル型光導波路２０が設けられており、さらに、このチャネル型光導波路２０の上面及び側面を覆って、下層クラッド１４ａの上面全面には高屈折率膜２４が成膜されている。
【００３５】
スターカプラ１０の製造には、従来公知のＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いることができる。そして、ＳＯＩ基板の最上層のＳｉ層を従来公知のドライエッチング等により図１に示すような平面形状にパターニングして、下層クラッド１４ａ上にコア２２を形成し、続いて、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等で、コア２２が形成された下層クラッド１４ａの上面全面に高屈折率膜２４を成膜する。そして、最後に、高屈折率膜２４の上面全面を覆うように、上層クラッド１４ｂをＣＶＤ法等により成膜する。
【００３６】
（動作）
続いて、図１を参照して、スターカプラ１０の動作について説明する。以下の説明では、入出力用光導波路１６を入力用の光導波路として用い、平面型光導波路１８から複数のチャネル型光導波路２０，２０，・・・に光が分配される例について説明する。しかし、公知のように、光に関しては逆過程が成り立つので、上述とは逆に、チャネル型光導波路２０→平面型光導波路１８→入出力用光導波路１６との伝播経路で光が伝播する場合についても以下の議論はそのまま成り立つ。
【００３７】
入出力用光導波路１６を伝播してきた光は、平面型光導波路１８に至り、平面型光導波路１８内を回折により広がっていく。そして、回折により広がった光は、チャネル型光導波路２０，２０，・・・のテーパ状導波路部分２６，２６，・・・で集光されて、チャネル型光導波路２０，２０，・・・のそれぞれに分配される。
【００３８】
ところで、平面型光導波路１８内で回折により広がった光の中には、隣り合ったチャネル型光導波路２０及び２０の間の間隔２０ａの部分に到達するものも存在する。間隔２０ａに高屈折率膜２４が設けられていなかった従来技術においては、間隔２０ａに到達した光は、間隔２０ａから外部へと放射されてしまうため、光の損失が大きかった。しかし、この実施形態のスターカプラ１０では、コア２２の側面２２ａ、特に間隔２０ａに高屈折率膜２４が設けられているので、間隔２０ａに到達した光の一部は、外部に放射されることなく、間隔２０ａの位置に存在する高屈折率膜２４内に閉じ込められる。そして、高屈折率膜２４内に閉じ込められた光は、より屈折率の高いチャネル型光導波路２０へと結合される。その結果、この実施形態のスターカプラ１０は、従来型のスターカプラよりも、光の損失が少ない。
【００３９】
（効果）
続いて、図３及び図４を参照して、この実施形態のスターカプラ１０の奏する効果について説明する。
【００４０】
図３（Ａ）及び（Ｂ）は、スターカプラの各チャネル型光導波路から出力される光の強度をシミュレーションにより求めた特性図であり、縦軸が光の強度（任意単位）を示し、横軸が時間（μｍｉｎ）を示す。なお、図３（Ａ）と図３（Ｂ）とでは、縦軸の目盛りの間隔が若干異なっている。図３（Ｃ）は、図３（Ａ）及び（Ｂ）のシミュレーションを行うに当たり仮定したスターカプラの模式図である。
【００４１】
図３（Ｃ）に示すように、シミュレーションに用いたスターカプラ３０は、１×１６型、つまり、１本の入出力用光導波路３２を平面型光導波路３４の上底側に有し、及び、１６本のチャネル型光導波路３６１〜３６１６を平面型光導波路３４の下底側に有している。高屈折率膜２４の屈折率は２、膜厚は２００ｎｍである。
【００４２】
シミュレーションは、３次元ＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ）法により行った。より詳細には、入出力用光導波路３２に階段関数的に１５００ｎｍの光を入力し、各チャネル型光導波路３６１〜３６８から出力される光の強度を計算した。なお、スターカプラ３０において、チャネル型光導波路の配置は線対照的であるため、各チャネル型光導波路３６１〜３６１６から出力される光の強度も線対照的になる。そのため、図３（Ａ）及び（Ｂ）には、１６本のチャネル型光導波路のうち、半分の８本のチャネル型光導波路３６１〜３６８から出力される光の強度を示してある。入力導波路１６への光励起効率は−1ｄＢであった。
【００４３】
なお、図３（Ａ）は、スターカプラ３０の側面に高屈折率膜２４が成膜されておらず、スターカプラ３０が直接クラッド１４に埋め込まれている従来例に対応する特性図である。また、図３（Ｂ）は、スターカプラ３０の側面に高屈折率膜２４が成膜されている、本発明の実施形態に対応する特性図である。
【００４４】
図３（Ａ）及び（Ｂ）を比較すると、図３（Ａ）と図３（Ｂ）とでは、対応するチャネル型光導波路３６１〜３６８から出力される光の強度が明らかに異なっており、本発明の実施形態（図３（Ｂ））の方が従来例（図３（Ａ））よりも明らかに大きい傾向が見られる。その傾向を下記表１にまとめた。
【００４５】
【表１】
2012014027.tif 000003
【００４６】
このことから、高屈折率膜２４を設けたこの実施形態のスターカプラ３０は、従来型のスターカプラに比較して、光の損失が低減していることが明らかである。
【００４７】
続いて、図４を参照して、スターカプラの奏する効果について説明する。
【００４８】
図４は、スターカプラの出力特性を示す特性図であり、縦軸がチャネル型光導波路２０を伝播する光の総合光量（ｄＢ）であり、光の損失が無い場合を０ｄＢとしている。また、横軸が高屈折率膜２４の屈折率（無次元）を示す。なお、図４において、屈折率が１．４５の点は、高屈折率膜２４がクラッド１４（ＳｉＯ２）と等しい屈折率を持つ場合、つまり、高屈折率膜２４を用いずに、スターカプラ３０をクラッド１４の中に直接埋め込んだ従来例に相当する。また、屈折率が２．００の点は、実施形態のスターカプラ１０に相当する。
【００４９】
図４より、従来例（屈折率：１．４５）と実施形態のスターカプラ（屈折率：２．００）とを比較すると、実施形態のスターカプラは、従来例よりも１．２ｄＢの総合光量の改善が可能であることがわかる。また、高屈折率膜２４の屈折率が１．７の点においては、総合光量の改善は１ｄＢ以下であり、この屈折率では、総合光量は十分には改善されないことがわかる。このことより、高屈折率膜２４の屈折率は、コア２２とクラッド１４の屈折率差の１２％にクラッド１４の屈折率を加えた屈折率よりも大きい値とすることが好ましい。つまり、これを定式化すると、上述した（１）式が得られる。
【００５０】
（変形例）
図５（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、スターカプラの変形例について説明する。図５（Ａ）及び（Ｂ）は、図２に対応する位置におけるスターカプラの切断端面図である。
【００５１】
図５（Ａ）に示した変形例のスターカプラ４０は、下層クラッド１４ａの上面全面に、屈折率が上述した高屈折率膜２４と等しい下層高屈折率膜２８が形成されている点が、図２に示したスターカプラ１０とは異なっている。そして、この下層高屈折率膜２８上に、コア２２及び高屈折率膜２４が形成されている。
【００５２】
このように構成することにより、チャネル型光導波路２０において、第１主面１２ａに垂直な方向の屈折率分布が対称となる。その結果、チャネル型光導波路２０中における光界分布も対称となり、光損失を僅かながら低減することができる。
【００５３】
図５（Ｂ）に示した変形例のスターカプラ５０は、図５（Ａ）のスターカプラ４０の改良例である。スターカプラ４０では、チャネル型光導波路２０の下部は、下層高屈折率膜２８及び高屈折率膜２４からなる積層体と接触していた。そのため、チャネル型光導波路２０を伝播する光が、この積層体（下層高屈折率膜２８／高屈折率膜２４）から外部へと放射されてしまう虞があった。
【００５４】
そこで、図５（Ｂ）では、この積層体（下層高屈折率膜２８／高屈折率膜２４）が形成されないようにして、積層体を介した光の損失を防いでいる。具体的には、下層高屈折率膜２８上にチャネル型光導波路２０が形成された段階で、下層クラッド１４ａの途中までドライエッチングを行って、不要な下層高屈折率膜２８を除去する。その後に、高屈折率膜２４をＣＶＤ等により全面に成膜する。このようにして、スターカプラ５０を得ることができる。
【００５５】
（実施形態２）
続いて、図６を参照して、実施形態２のＡＷＧ型光合分波素子について説明する。図６は、光合分波素子の構造を概略的に示す斜視図である。なお、図６において、光合分波素子６０は、クラッド１４に埋め込まれているために、直接目視することはできないが、光合分波素子６０を強調するために、実線で示してある。
【００５６】
光合分波素子６０は、基板１２の第１主面１２ａ上に形成されているクラッド１４の中に埋め込まれて設けられている。光合分波素子６０は、実施形態１で説明したスターカプラ１０としての第１スターカプラ６２と第２スターカプラ６４とを備えている。さらに光合分波素子６０は、第１及び第２スターカプラ６２及び６４を接続する導波路アレイ６６１〜６６４を備えている。
【００５７】
第１スターカプラ６２は、実施形態１の入出力用光導波路としての１本の入力用光導波路６８と、実施形態１の平面型光導波路としての第１平面型光導波路７６とを備えている。また、第１スターカプラ６２は、実施形態１のチャネル型光導波路としての第１チャネル型光導波路７２を備えている。
【００５８】
同様に、第２スターカプラ６４は、実施形態１の入出力用光導波路としての２本の出力用光導波路７０及び７０と、実施形態１の平面型光導波路としての第２平面型光導波路７８とを備えている。また、第２スターカプラ６４は、実施形態１のチャネル型光導波路としての第２チャネル型光導波路７４を備えている。
【００５９】
導波路アレイ６６１〜６６４は、第１チャネル型光導波路７２と第２チャネル型光導波路７４とが、互いに接続されて構成された導波路群である。導波路アレイ６６１〜６６４を構成する個々の光導波路の長さは、規則的に変化している。この実施形態の光合分波素子を、光加入者系で用いるＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）として用いる場合には、波長１．３１μｍの光と波長１．４９μｍの光とを合分波できるように、導波路アレイ６６１〜６６４を構成する光導波路の光路長差は０．６６μｍとする。
【００６０】
図６を参照して、光合分波素子６０の動作について簡単に説明する。入力用光導波路６８から第１平面型光導波路７６に入力された波長１．３１μｍの光と波長１．４９μｍの光の混合光は、導波路アレイ６６１〜６６４に入力される。そして、混合光は、導波路アレイ６６１〜６６４を伝播する過程で、波長分離に必要な位相差が導入され、第２平面型光導波路７８において波長分離され、波長毎に異なる出力用光導波路７０及び７０に出力される。
【００６１】
このように、この実施形態の光合分波素子６０は、実施形態１のスターカプラ１０を用いているので、伝播する光の損失を従来以上に抑えることができる。また、この実施形態では、スターカプラ１０を２個用いているので、光の損失の低減量をスターカプラが１個の場合の２倍にすることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０，３０，４０，５０  スターカプラ
１２  基板
１２ａ  第１主面
１４  クラッド
１４ａ  下層クラッド
１４ｂ  上層クラッド
１６，３２  入出力用光導波路
１８，３４  平面型光導波路
２０，３６１〜３６１６  チャネル型光導波路
２０ａ  間隔
２２  コア
２２ａ  側面
２２ｂ  上面
２４  高屈折率膜
２６  テーパ状導波路部分
２８  下層高屈折率膜
６０  光合分波素子
６２  第１スターカプラ
６４  第２スターカプラ
６６１〜６６４  導波路アレイ
６８  入力用光導波路
７０  出力用光導波路
７２  第１チャネル型光導波路
７４  第２チャネル型光導波路
７６  第１平面型光導波路
７８  第２平面型光導波路
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図２】
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【図５】
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