(57)【要約】      （修正有）【課題】分岐結合部で放射光が発生しても、不要な干渉の発生を抑制し、光信号の信号対雑音比の低下を防止できる集積型分岐結合器を実現する。【解決手段】基板1と、基板内の上面の直下に設けられた光導波路と、を有する集積型分岐結合器であって、光導波路は、１本の単一モード連結導波路2Aと、第１の側に設けられた複数本の第１単一モード導波路2P,2Qからなる第１の分岐導波路部と、複数本の第１単一モード導波路を単一モード連結導波路に接続する第１の分岐結合部2Rと、第２の側に設けられた複数本の第２単一モード導波路2X,2Yからなる第２の分岐導波路部と、第２単一モード導波路を単一モード連結導波路に接続する第２の分岐結合部2Sと、単一モード連結導波路の両側に設けられた遮断手段17を有する。【選択図】図７
2013250508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板内の上面の直下に設けられた光導波路と、を備える集積型分岐結合器であって、
前記光導波路は、
１本の単一モード連結導波路と、
前記単一モード連結導波路の第１の側に設けられた複数本の第１単一モード導波路からなる第１の分岐導波路部と、
前記複数本の第１単一モード導波路と外部との光信号の入出力を行う第１の入出力部と、
前記複数本の第１単一モード導波路を前記単一モード連結導波路に接続する第１の分岐結合部と、
前記単一モード連結導波路の第２の側に設けられた複数本の第２単一モード導波路からなる第２の分岐導波路部と、
前記第２の分岐導波路部の前記複数本の第２単一モード導波路と外部との光信号の入出力を行う第２の入出力部と、
前記複数本の第２単一モード導波路を前記単一モード連結導波路に接続する第２の分岐結合部と、
前記単一モード連結導波路の両側に設けられた遮断手段と、を備えることを特徴とする集積型分岐結合器。
【請求項２】
前記遮断手段は、前記基板内の上面の直下に形成された溝を有することを特徴とする請求項１記載の集積型分岐結合器。
【請求項３】
前記遮断手段は、複数本の溝を有することを特徴とする請求項２記載の集積型分岐結合器。
【請求項４】
前記溝の内側面は、砂ずり面であることを特徴とする請求項２または３記載の集積型分岐結合器。
【請求項５】
前記遮断手段は、前記基板の上面に形成した金属膜を有することを特徴とする請求項１記載の集積型分岐結合器。
【請求項６】
前記遮断手段は、前記基板の上面に形成した、前記基板より屈折率の大きな物質の膜を有することを特徴とする請求項１記載の集積型分岐結合器。
【請求項７】
光ファイバループと、光源と、前記光源からの光を前記光ファイバループの両端に導くと共に前記光ファイバループの両端から戻る光を分離する光カプラと、を備える光ファイバジャイロであって、
前記光カプラは、請求項１から６のいずれか１項に記載された集積型分岐結合器であることを特徴とする光ファイバジャイロ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一枚の基板上に集積され、両側の複数の入出力端を中間の１本の光導波路で接続し、一つあるいは複数の入出力端から入力された入力光信号を複数の入出力端に分配出力する集積型分岐結合器及びそれを使用した光ファイバジャイロに関する。
【背景技術】
【０００２】
光導波路を集積した集積型分岐結合器は、光ファイバジャイロや光通信装置などに広く使用されている。
【０００３】
図１は、集積型分岐結合器の構造例を示す図である。
図１に示すように、ニオブ酸リチウム等の電気光学結晶基板１の上面の直下に単一モード光導波路で形成される分岐結合回路が集積されている。光導波路は、一方の側に設けられた１本の単一モード光導波路２Ａと、他方の側に設けられた２本の単一モード光導波路２Ｘおよび２Ｙと、を有し、１本の単一モード光導波路２Ａは、２本の単一モード光導波路２Ｘおよび２Ｙに分岐するように接続されている。１本の単一モード光導波路２Ａは、一方の側の端面に１個の入出力端３Ａを有する。２本の単一モード光導波路２Ｘおよび２Ｙは、他方の側の端面にそれぞれ入出力端４Ｘおよび４Ｙを有する。光導波路は、例えば、基板１の表面に導波路の部分を開口とするマスクを形成し、交換液に浸漬して選択プロトン交換などにより形成される。また、光導波路は、スパッタリング等により形成することも可能である。
【０００４】
図１に示した集積型分岐結合器は、分岐器として使用する時には、光信号５を、入出力端３Ａを介して光導波路２Ａに入力する。光導波路２Ａを進む光信号は、光導波路２Ｘおよび２Ｙに分岐した後、２個の入出力端４Ｘおよび４Ｙから光信号７Ｘおよび７Ｙとして出力される。このようにして、光信号５は、光信号７Ｘおよび７Ｙに分岐される。
【０００５】
図１に示した集積型分岐結合器は、結合器として使用する時には、光信号６Ｘおよび６Ｙを入出力端４Ｘおよび４Ｙを介して光導波路２Ｘおよび２Ｙに入力する。光導波路２Ｘおよび２Ｙを進む光信号は、光導波路２Ａに入力して結合された後、１個の入出力端３Ａから光信号８として出力される。このようにして、光信号６Ｘおよび６Ｙは、光信号８に結合される。
【０００６】
図１に示した集積型分岐結合器は、上記のように、分岐器としても、結合器としても使用でき、光通信システムや光ファイバジャイロ等に広く使用されている。例えば、光ファイバジャイロでは、光源からの光を、光分岐器を介して、図１に示した集積型分岐結合器の入出力端３Ａに入力する。入力光信号は、分岐して入出力端３Ｘおよび３Ｙから２つの光信号として出力される。２つの光信号の一方はループ状に配置された光ファイバ（光ファイバループ）の一端に入力し、２つの光信号の他方は光ファイバループの他端に入力する。光ファイバループの両端から出力される２つの光信号にはサニヤック(Sugnac)効果により、光ファイバループの回転角速度に応じた位相差が発生する。光ファイバループの両端から出力される２つの光信号を、図１に示した集積型分岐結合器の２個の入出力端３Ｘおよび３Ｙに入力すると、１つの光信号に結合されて、入出力端３Ａから出力される。入出力端３Ａから出力される光信号は、位相の異なる２つの光信号を結合した光信号であり、位相差に応じた干渉が発生している。この光信号は上記の光分岐器に入力するが、そこで受光器に向かうように分岐され、受光器で電気信号に変換される。
【０００７】
上記の光ファイバジャイロでは、図１に示した集積型分岐結合器の入出力端３Ａに接続される分岐器と、光ファイバループに接続される図１に示した集積型分岐結合器と、が使用される。上記の分岐器も、図１に示した集積型分岐結合器と類似の構成を有している。そこで、図１に示した集積型分岐結合器に、さらに分岐器を集積して、構成の簡略化およびコスト低減を実現することが考えられる。
【０００８】
図２は、２個の分岐結合部を有する集積型分岐結合器の構造例を示す図である。
図２の集積型分岐結合器は、１本の単一モード光導波路２Ａの導波路と同一面内で、図１の２個の集積型分岐結合器を対称に配置した構成を有する。図２の集積型分岐結合器は、第１の側に設けられた２本の単一モード光導波路２Ｐおよび２Ｑと、中央に設けられた１本の単一モード光導波路２Ａと、第２の側に設けられた２本の単一モード光導波路２Ｘおよび２Ｙと、を有する。１本の単一モード光導波路２Ａは、両側の２本の単一モード光導波路２Ｐおよび２Ｑと２Ｘおよび２Ｙに分岐するように接続されている。２本の単一モード光導波路２Ｐおよび２Ｑは、第１の側の端面に２個の入出力端３Ｐおよび３Ｑを有する。２本の単一モード光導波路２Ｘおよび２Ｙは、第２の側の端面にそれぞれ入出力端４Ｘおよび４Ｙを有する。
【０００９】
図２に示した集積型分岐結合器を、上記の光ファイバジャイロに使用する場合には、光源からの光を、図１に示した集積型分岐結合器の入出力端３Ｐに入力する。入力光信号５は、光導波路２Ｐおよび２Ａを進み、分岐して入出力端４Ｘおよび４Ｙから２つの光信号７Ｘおよび７Ｙとして出力される。２つの光信号の一方は光ファイバループの一端に入力し、他方は光ファイバループの他端に入力する。光ファイバループの両端から出力される２つの光信号を、２個の入出力端４Ｘおよび４Ｙに入力すると、光導波路２Ｘおよび２Ｙを進み、１つの光信号に結合されて、光導波路２Ａを進み、さらに光導波路２Ｑを進んで、入出力端３Ｑから光信号８Ｑとして出力される。入出力端３Ｑから出力される光信号８Ｑは、受光器に入力し、電気信号に変換される。
【００１０】
以上のように、図２に示した集積型分岐結合器を使用すれば、使用する集積型分岐結合器の個数を低減でき、その間を接続する光ファイバも除くことができる。
また、図２に示した集積型分岐結合器を双方向の光通信システムで使用する場合には、例えば、光信号５を入出力端３Ｐから入力し、光信号６を入出力端４Ｙから入力する。入出力端３Ｐに入力した光信号は、光導波路２Ｐおよび２Ａを進み、分岐して入出力端３Ｘおよび３Ｙから２つの光信号７Ｘおよび７Ｙとして出力される。一方、入出力端４Ｙに入力した光信号は、光導波路２Ｙおよび２Ａを進み、分岐して入出力端３Ｐおよび３Ｑから２つの光信号８Ｐおよび８Ｑとして出力される。
【００１１】
図３は、図２の集積型分岐結合器の上面図である。図３に示すように、図２の集積型分岐結合器は、図１の２分岐器を対称に連結した構成となり、領域９の２本の第１の分岐導波路部２Ｐおよび２Ｑと、領域１０の第１の分岐結合部２Ｒと、領域１１の１本の連結導波路２Ａと、領域１２の第２の分岐結合部２Ｓと、領域１３の２本の第２の分岐導波路部２Ｘおよび２Ｙと、からなる。すべての導波路は、単一モード光導波路である。
【００１２】
第１の分岐結合部２Ｒは、２本の第１の分岐導波路部２Ｐおよび２Ｑを束ねて連結導波路２Ａに接続する部位である。連結導波路２Ａは、単一モード光導波路であり、第１の分岐結合部２Ｒと第２の分岐結合部２Ｓを接続する部位である。第２の分岐結合部２Ｓおよび２本の第２の分岐導波路部２Ｐおよび２Ｑは、それぞれ第１の分岐結合部２Ｒおよび２本の第１の分岐導波路部２Ｐおよび２Ｑを、連結導波路２Ａに対して対称に配置し、同様の機能を有する部位である。
【００１３】
図４は、第１の分岐結合部２Ｒ近傍の拡大図である。第１の分岐結合部２Ｒは、２本の第１の分岐導波路部２Ｐおよび２Ｑおよび連結導波路２Ａが単一モード光導波路であるため、第１の分岐導波路部２Ｐおよび２Ｑ側が２本の光導波路分の幅を有し、連結導波路２Ａ側は１本の光導波路分の幅を有するテーパ形状になっている。なお、第２の分岐結合部２Ｓも、同様にテーパ形状になっている。
【００１４】
集積型分岐結合器として、上記の分岐導波路型のほかに、方向性結合器が知られている。方向性結合器は、図３および図４において、第１の分岐結合部２Ｒおよび第２の分岐結合部２Ｓが存在せず、連結導波路２Ａが２本の第１の分岐導波路部２Ｐおよび２Ｑと２本の第２の分岐導波路部２Ｘおよび２Ｙに直接つながる。したがって、連結導波路２Ａの幅は、２本の第１の分岐導波路部２Ｐおよび２Ｑの幅、すなわち光導波路２本分の幅を有する。この場合、連結導波路２Ａは、基本モードと１次モードの２モードが伝播可能な多モード光導波路となる。言い換えれば、連結導波路２Ａが分配比を決定する方向性結合器であり、分配比を制御するには、連結導波路２Ａの長さと屈折率を厳密の制御する必要がある。しかし、集積型分岐結合器を製造する場合、製造誤差が避けられないため、方向性結合器は、集積型分岐結合器へ適用するのは困難である。
【００１５】
以上説明したように、製造の観点から、集積型分岐結合器は、分岐導波路を用いた図１および図２に示す構成が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００７−２７２１２１号公報
【特許文献２】特開２００７−２６４０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
図５は、第１の分岐結合部２Ｒにおける放射光の発生原理を説明する図である。
第１の分岐導波路部２Ｐを伝播する入力光信号は、第１の分岐導波路部２Ｐが単一モード導波路であるため、基本モード１５で伝播する。次に、入力光信号が第１の分岐結合部２Ｒに到達すると、第１の分岐結合部２Ｒは入り口が広いテーパ状であるため、導波路内部では基本モード１５のほかに１次モード１６が発生する。しかし、第１の分岐結合部２Ｒの出口は、単一モード導波路である連結導波路２Ａにつながるため、基本モード１５以外の１次モード１６は伝播できずに基板１に放射され、放射光１４となる。
【００１８】
図６は、第１の分岐結合部２Ｒで、上記のように放射光１４が発生した場合の影響を説明する図である。
図２に示した集積型分岐結合器は、上記のように、第１の側の入出力端３Ｐまたは３Ｑから光信号が入力した場合、入力光信号は、第１の分岐導波路部２Ｐまたは２Ｑを伝播して第１の分岐結合部２Ｒに到達すると、基板１に放出する放射光１４を発生する。放射光１４は、基板１の表面近傍を伝播し、第２の分岐結合部２Ｓに到達すると一部が第２の分岐導波路部２Ｘまたは２Ｙに結合し、再度導波光となる。一方、第２の分岐導波路部２Ｘまたは２Ｙには、第１の分岐結合部２Ｒから連結導波路２Ａおよび第２の分岐結合部２Ｓを伝播して到来する導波光が存在し、放射光１４が結合した導波光と不要な干渉を発生する。このような不要な干渉が発生すると、第２の側の入出力端４Ｘおよび４Ｙから出力する光信号に微小な揺らぎが発生してノイズとなり、出力光信号の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）が低下するという問題が発生する、この問題は、第２の側の入出力端３Ｘまたは３Ｙから光信号が入力し、第２の分岐結合部２Ｓで放射光が発生した場合も同様である。
【００１９】
本発明は、上記問題点を解決するものであり、分岐結合部で放射光が発生しても、不要な干渉の発生を抑制し、光信号の信号対雑音比の低下を防止できる集積型分岐結合器を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を実現するため、本発明の集積型分岐結合器は、第１の側の複数本の第１単一モード導波路と第２の側の複数本の第２単一モード導波路とをつなぐ１本の単一モード連結導波路の両側に、遮断出段を設ける。
【００２１】
すなわち、本発明の集積型分岐結合器は、基板と、基板内の上面の直下に設けられた光導波路と、を有し、光導波路は、１本の単一モード連結導波路と、単一モード連結導波路の第１の側に設けられた複数本の第１単一モード導波路からなる第１の分岐導波路部と、複数本の第１単一モード導波路と外部との光信号の入出力を行う第１の入出力部と、複数本の第１単一モード導波路を単一モード連結導波路に接続する第１の分岐結合部と、単一モード連結導波路の第２の側に設けられた複数本の第２単一モード導波路からなる第２の分岐導波路部と、第２の分岐導波路部の複数本の第２単一モード導波路と外部との光信号の入出力を行う第２の入出力部と、複数本の第２単一モード導波路を単一モード連結導波路に接続する第２の分岐結合部と、単一モード連結導波路の両側に設けられた遮断手段と、を有することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の光ファイバジャイロは、光ファイバループと、光源と、光源からの光を光ファイバループの両端に導くと共に前記光ファイバループの両端から戻る光を分離する光カプラと、を備える光ファイバジャイロであって、光カプラは、上記の本発明の集積型分岐結合器であることを特徴とする。
【００２３】
遮断手段は、例えば、基板内の上面の直下に形成された溝を有する。溝は、複数本でもよい。溝の内側面は、例えば、砂ずり面とする。
【００２４】
また、遮断手段は、例えば、基板の上面に形成した金属膜または基板より屈折率の大きな物質の膜を有する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、単一モード連結導波路の両側に設けられた遮断手段が、第１の分岐結合部および第２の分岐結合部で発生する放射光が基板を伝播して、それぞれ第２の分岐導波路部および第１の分岐導波路部に到達して結合するのを阻害するため、放射光と導波光の不要な干渉を抑制し、光信号の信号対雑音比の低下を防止するという効果を奏する。
【００２６】
図１に記載した集積型分岐結合器でも第２の側の入出力端４Ｘまたは４Ｙから光信号を入力した場合には、分岐結合部で放射光が発生するが、第１の側には１本の導波路が存在するのみであり、放射光が広がる方向には導波路は存在しないので、影響を受けにくい。また、たとえ１本の導波路に放射光が影響しても、影響を受けるのは１本の導波路のみである。これに対して、本発明の両側に複数本の第１単一モード導波路を有する構造では、分岐結合部で放射光の影響を受けやすい上、導波路ごとに影響が異なる。そのため、例えば、光ファイバジャイロのように２つの経路を進行する光信号の差を検出信号とする場合には、放射光の影響の差がそのまま検出信号に影響するため、検出精度が低下するという問題を生じやすい。このような理由で、本発明の集積型分岐結合器は、特に光ファイバジャイロに使用すると効果的である。
【００２７】
溝は、形成するのが容易な上、基板を伝播する放射光を効果的に遮断する。溝を複数本とすることで、遮断効果が向上し、放射光と導波光の不要な干渉の発生を一層低減でき、光信号の信号対雑音比の低下を一層防止できる。
【００２８】
溝の内側面を砂ずり面とすることにより、放射光を散乱させて消滅させる効果が得られ、放射光と導波光の不要な干渉の発生を一層低減でき、光信号の信号対雑音比の低下を一層防止できる。
【００２９】
さらに、溝を形成する代わりに、基板表面に金属膜または基板より屈折率の大きな物質の膜を設けることで、遮断手段として機能する。基板表面に金属膜または屈折率の大きな物質の膜を設ける場合、基板に溝を形成するのに比べて、基板に与える物理的な損傷が小さいので、集積型分岐結合器自体の性能および品質の劣化を防止しやすい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、集積型分岐結合器の構造例を示す図である。
【図２】図２は、２個の分岐結合部を有する集積型分岐結合器の構造例を示す図である。
【図３】図３は、図２の集積型分岐結合器の上面図である。
【図４】図４は、第１の分岐結合部近傍の拡大図である。
【図５】図５は、第１の分岐結合部における放射光の発生原理を説明する図である。
【図６】図６は、第１の分岐結合部で、放射光が発生した場合の影響を説明する図である。
【図７】図７は、本発明の第１実施形態の集積型分岐結合器の平面図である。
【図８】図８は、本発明の第２実施形態の集積型分岐結合器の平面図である。
【図９】図９は、サンドブラスト法による溝の形成方法を説明する図である。
【図１０】図１０は、本発明の第４実施形態の集積型分岐結合器の断面図である。
【図１１】図１１は、溝１７の配置位置の変形例を示す図である。
【図１２】図１２は、ｍ×ｎ（図では４×６）の構成の集積型分岐結合器の平面図である。
【図１３】図１３は、本発明の集積型分岐結合器を光ファイバジャイロに適用した応用例の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図７は、本発明の第１実施形態の集積型分岐結合器の平面図である。第１実施形態の集積型分岐結合器は、図２に示すような外観を有する。
【００３２】
図７に示すように、第１実施形態の集積型分岐結合器は、ニオブ酸リチウム結晶の基板１と、基板１内の上面の直下に設けられた光導波路と、中央の領域１１に設けられた遮断手段として機能する溝１７と、を有する。光導波路は、中央の領域１１に設けられた１本の単一モード連結導波路２Ａと、単一モード連結導波路２Ａの第１の側に設けられた２本の第１単一モード導波路２Ｐおよび２Ｑからなる第１の分岐導波路部と、２本の第１単一モード導波路２Ｐおよび２Ｑと外部との光信号の入出力を行う第１の入出力端３Ｐおよび３Ｑと、２本の第１単一モード導波路２Ｐおよび２Ｑを単一モード連結導波路２Ａに接続する第１の分岐結合部２Ｒと、単一モード連結導波路２Ａの第２側に設けられた２本の第２単一モード導波路２Ｘおよび２Ｙからなる第２の分岐導波路部と、第２の分岐導波路部の２本の第２単一モード導波路２Ｘおよび２Ｙと外部との光信号の入出力を行う第２の入出力端部３Ｘおよび３Ｙと、２本の第２単一モード導波路２Ｘおよび２Ｙを単一モード連結導波路２Ａに接続する第２の分岐結合部２Ｓと、単一モード連結導波路２Ａの両側に設けられた遮断手段として機能する溝１７と、を有する。
【００３３】
第１実施形態の集積型分岐結合器は、縦が数ｍｍ、横が数ｃｍ、基板の厚さは約１ｍｍ以下であり、第１の分岐結合部２Ｒおよび第２の分岐結合部２Ｓにおける分岐角度は約１度以下である。第１実施形態の集積型分岐結合器は、溝１７を設けたこと以外は図２の集積型分岐結合器と同じであり、溝１７以外についての詳しい説明は省略する。
【００３４】
溝１７は、基板１の表面を掘削したものである。溝１７は、溝１７の部分を開口とするマスクを形成した上で、エッチング等により形成する。溝１７の深さは、光導波路の深さ程度であればよい。
【００３５】
第１実施形態の集積型分岐結合器において、第１の側の入出力端３Ｐから光信号５が入力すると、前述のように第１の分岐結合部２Ｒで放射光１４が発生する。発生した放射光１４は、図７に示すように進行し、溝１７の側面で反射して減衰する。これにより、２本の第２単一モード導波路２Ｘおよび２Ｙからなる第２の分岐導波路部に到達する放射光１４の光量を低減でき、放射光１４が第２単一モード導波路２Ｘおよび２Ｙに結合して導波路を進行する光信号との不要な干渉の発生を低減できる。不要な干渉が低減できれば、光信号が揺らぐことにより発生するノイズを抑制し、光信号の信号対雑音比の低下を防止できる。以上、第１の側の入出力端３Ｐから光信号５が入力した場合について説明したが、他の入出力端３Ｑ、３Ｘおよび３Ｙから光信号が入力する場合にも同様の効果が得られる。
【００３６】
図８は、本発明の第２実施形態の集積型分岐結合器の平面図である。第２実施形態の集積型分岐結合器は、図８に示すように、複数本（ここでは３本）の溝１８を形成したことが第１実施形態と異なり、他の部分は第１実施形態と同じである。放射光１４が１本の溝で減衰するのは、放射光１４が基板１から溝に入射する面と溝から基板１に入射する面の２つの側面の反射による。したがって、溝を複数本の溝１８とすることにより、反射面が本数分増加するので、第１実施形態よりも放射光１４を大きく減衰することが可能となる。これにより、第１実施形態よりも、ノイズを抑制し、光信号の信号対雑音比の低下を防止できる。
【００３７】
本発明の第３実施形態の集積型分岐結合器は、第１または第２実施形態において、溝１７および１８をサンドブラスト法により形成したことが異なり、他の部分は第１または第２実施形態と同じである。第１実施形態の溝１７をサンドブラスト法により形成した場合について説明する。
【００３８】
図９は、サンドブラスト法による溝１７の形成方法を説明する図である。前述のように、選択プロトン交換法などにより光導波路を形成した後、溝１７を開口するマスク２１を形成する。この時、単一モード連結導波路２Ａの上にも、単一モード連結導波路２Ａを十分に遮蔽するようにマスク２１を形成する。そして、研磨材２２を吹き付けるサンドブラスト法等により溝１７を掘削した後、マスク２１を除粗することで、単一モード連結導波路２Ａの両側に溝１７が形成される。溝１７の深さは、光導波路の深さ程度であればよい。サンドブラスト法により形成された溝１７の加工面（内側面）は砂ずり面となる。第３実施形態では、放射光１４は、溝１７の側面で散乱され、第１および第２実施形態よりも放射光１４を大きくな減衰することが可能となる。これにより、第１および第２実施形態よりも、ノイズを抑制し、光信号の信号対雑音比の低下を一層防止できる。
【００３９】
図１０は、本発明の第４実施形態の集積型分岐結合器の断面図である。第４実施形態の集積型分岐結合器は、図１０に示すように、溝１７の代わりに金属膜２５を設けたことが第１実施形態と異なり、他の部分は第１実施形態と同じである。金属膜２５は、基板１上の溝１７と同じ位置に設ける。放射光１４は、基板１の表面近傍を伝播する時、電界分布の一部が基板１の表面上の空間に滲み出している。金属膜２５は、滲み出した電界を吸収して伝播する放射光１４を減衰させる。この金属幕２５は、例えばアルミミュームを蒸着により形成する。これにより、第１実施形態と同様に、不要な干渉の発生に起因して入力信号が揺らぐことにより発生するノイズを抑制し、光信号の信号対雑音比の低下を防止できる。また、第１実施形態では、溝１７は基板１を物理的に掘削して形成するため、基板１や光導波路に物理的な損傷を発生して集積型分岐結合器の性能や品質が劣化する可能性があるが、第４実施形態では、このような劣化は発生しない。
【００４０】
なお、金属膜２５の代わりに、基板１よりも屈折率の大きな物質で基板１上に膜を形成しても同様の減衰効果が得られる。この場合、放射光１４の一部が基板１から屈折率の大きな物質中に抜けることにより減衰する。この場合も、基板１や光導波路に物理的な損傷を発生して集積型分岐結合器の性能や品質が劣化することはない。
【００４１】
溝１７、１８および金属または高屈折率膜２５を設ける位置は、第１の分岐結合部２Ｒで発生した放射光１４が、２本の第２単一モード導波路２Ｘおよび２Ｙに結合するのを防止し、また、第２の分岐結合部２Ｓで発生した放射光１４が、２本の第１単一モード導波路２Ｐおよび２Ｑに結合するのを防止する位置であれば、どのような位置に配置してもよい。
【００４２】
図１１は、溝１７の配置位置の変形例を示す図である。この変形例では、２本の第１単一モード導波路２Ｐおよび２Ｑが第１の分岐結合部２Ｒにつながる付近と、２本の第２単一モード導波路２Ｘおよび２Ｙが第２の分岐結合部２Ｓにつながる付近に、４本の溝１７を配置している。
【００４３】
以上説明した第１から第４実施形態および変形例は、２本の第１単一モード導波路２Ｐおよび２Ｑと２本の第２単一モード導波路２Ｘおよび２Ｙを、１本の単一モード連結導波路２Ａに接続する構成であった。言い換えれば、第１の側の入出力端が２個、第２の側の入出力端が２個の２×２の構成の集積型分岐結合器であった。しかし、本発明はこの構成に限定されず、ｍ×ｎの構成の集積型分岐結合器にも適用可能である。
【００４４】
図１２は、ｍ×ｎ（図では４×６）の構成の集積型分岐結合器の平面図である。第１の側にはｍ（４）本の第１単一モード導波路群２Ｉが、第２の側にはｎ（６）本の第２単一モード導波路群２Ｊが設けられ、それらを１本の単一モード連結導波路２Ａで接続している。単一モード連結導波路２Ａの両側には、溝１７が設けられる。
【００４５】
次に、本発明の集積型分岐結合器を光ファイバジャイロに適用した応用例を説明する。
図１３は、本発明の集積型分岐結合器を光ファイバジャイロに適用した応用例の構成を示す図である。
【００４６】
光ファイバジャイロは、光源３１と、光ファイバループ３２と、受光器３３と、集積型分岐結合器４０と、光源３１と集積型分岐結合器４０の第１の側の入出力端を接続する光ファイバ３４と、集積型分岐結合器４０の第１の側の入出力端を接続する光ファイバ３５と、を有する。集積型分岐結合器４０は、２本の第１単一モード導波路２Ｐおよび２Ｑと、２本の第２単一モード導波路２Ｘおよび２Ｙと、それらを接続する単一モード連結導波路２Ａと、溝１７と、を有する。光源３１は、例えば、８５０ｎｍの波長の光を出力するスーパールミネッセントダイオードである。光源３１からの光は、光ファイバ３４を介して第１単一モード導波路２Ｐに入力し、単一モード連結導波路２Ａを介して、２本の第２単一モード導波路２Ｘおよび２Ｙに分岐される。第２単一モード導波路２Ｘから出力された光信号は、光ファイバループ３２の一方の端３６に入射し、光ファイバループ３２中を時計回り方向（ＣＷ方向）に伝播する。一方、第２単一モード導波路２Ｙから出力された光信号は、光ファイバループ３２の一方の端３７に入射し、光ファイバループ３２中を反時計回り方向（ＣＣＷ方向）に伝播する。このような光伝播状態下で、光ファイバループ３２のループ中心の周りに角速度を印加すると、ＣＷ、ＣＣＷ光間にいわゆるサニヤック(Sugnac)効果と称される、角速度に比例した位相差が発生する。
【００４７】
光ファイバループ３２中を時計回り方向（ＣＷ方向）に伝播した光信号は、光ファイバループ３２の一方の端３７から第２単一モード導波路２Ｙに入る。同様に、光ファイバループ３２中を反時計回り方向（ＣＣＷ方向）に伝播した光信号は、光ファイバループ３２の一方の端３６から第２単一モード導波路２Ｘに入る。第２単一モード導波路２Ｘおよび２Ｙを左側に伝播する光は、単一モード連結導波路２Ａで合成され、干渉が発生する。単一モード連結導波路２Ａで合成された干渉光は、第１単一モード導波路２Ｐおよび２Ｑに分岐し、第１単一モード導波路２Ｑからの干渉光が、光ファイバ３５を介して受光器３３に受光され電気信号に変換される。
【００４８】
光ファイバジャイロは、このようなＣＷ方向及びＣＣＷ方向の光の干渉光の強度が位相差に応じて変化することを利用して、干渉光強度の変化を検出して、光ファイバループ３２の角速度を検出する。実際には、光ファイバループ３２に出力する光を変調するなどの処理が行われるが、光ファイバジャイロについては広く知られているので、これ以上の説明は省略する。
【００４９】
図１３の光ファイバジャイロでは、１個の集積型分岐結合器４０が、光源からの光の分岐、ＣＷ方向及びＣＣＷ方向の光信号の結合、および結合された光信号の受光器への分岐を行っており、２個の集積型分岐結合器を使用するのに比べて構成を簡単にできる。また、集積型分岐結合器４０では、前述のように、第１の分岐結合部で発生した放射光を溝１７で遮断しているので、放射光が第２単一モード導波路２Ｘおよび２Ｙの導波光と干渉してノイズが発生し、検出精度を低下させるのを防止している。このように、本発明の集積型分岐結合器は、光ファイバジャイロに適用すると大きな効果が得られる。
【００５０】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、各種の変形例が可能であるのはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、集積型分岐結合器であれば適用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１    基板
２Ａ    単一モード連結導波路
２Ｐ，２Ｑ    第１単一モード導波路
２Ｘ，２Ｙ    第２単一モード導波路
２Ｒ    第１の分岐結合部
２Ｓ    第２の分岐結合部
１７    溝
【図１】
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【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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