(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一端側からの入射光を均等に２分割する、分岐点において入射中心軸に対して対称に分岐したＹ分岐路が、３段以上設けられた多分岐光導波路であって、
第１段のＹ分岐路の入射中心軸と第３段以降の最も外側のＹ分岐路の入射中心軸とがなす角度θが、前記第１段のＹ分岐路の入射中心軸と第２段のＹ分岐路の入射中心軸とがなす角度θ０以下となるように、第２段以降のＹ分岐路の入射中心軸が前記第１段のＹ分岐路の入射中心軸に対して傾斜していることを特徴とする多分岐光導波路。
【請求項２】
全体として前記第１段のＹ分岐路の入射中心軸に対して対称形をなしていることを特徴とする、請求項１に記載の多分岐光導波路。
【請求項３】
前記第１段のＹ分岐路の入射中心軸と第３段以降の最も外側のＹ分岐路の入射中心軸とのなす角度θが前記θ０と等しくなるように前記第２段以降のＹ分岐路の入射中心軸が前記第１段のＹ分岐路の入射中心軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多分岐光導波路。
【請求項４】
前記第２段以降の各Ｙ分岐路にて導波路が分岐開始端から分岐後の各導波路の損失が実質的に等しくなる間の範囲はその入射中心軸について対称をなし、かつそれ以降は非対称となっていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの項に記載の多分岐光導波路。
【請求項５】
前記分岐開始端から分岐後の各導波路の損失が実質的に等しくなる間が、分岐開始端から２００μｍ以上の範囲であることを特徴とする請求項４に記載の多分岐光導波路。
【請求項６】
前記第３段以降の内側のＹ分岐路の一部または全部が、入射中心軸が前記第１段のＹ分岐路の入射中心軸に近づく向きに傾斜していることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかの項に記載の多分岐光導波路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の一端側からの入射光を均等に２分割するＹ分岐路が３段以上設けられた多分岐光導波路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基板の一端側からの入射光を均等に２分割するＹ分岐路を複数段設けて多分岐させて他端側から出射するツリー状の多分岐光導波路３１にあっては、図４に示すように、第１段のＹ分岐路３２の入射中心軸と第２段以降の入射中心軸とが全て平行になっている。これにより、各導波路長は互いに等しくなる。
【０００３】
ところが、各Ｙ分岐路で広がった導波路を互いに平行に戻すのに、導波路の曲率をあまり大きくすると損失が大きくなることから、緩やかな曲率で湾曲させていることから、各導波路が長くなり、即ち基板が大きくなるという問題がある。これは、分岐段数が増える程、一層深刻になる。また、分岐段数が増えると基板の基端側、即ち段数の少ない側で分岐した導波路を大きく離反させる必要があることから導波路が長くなり、更に基板が大きくなる。
【０００４】
また、図５に示すように、ツリー状の多分岐光導波路４１に於いて、導波路間を狭く、即ち密度を高くして短い距離で多段に分岐させ、最終段の分岐後、各導波路４２を湾曲させて基板他端の出力ポートに至らせる構造も考えられるが、その最終段分岐後の導波路を大きく湾曲させることから、図４のものよりは導波路長は短くなるものの、やや損失が大きくなると共に各導波路長に差を生じ、各ポート間で出力のばらつきを生じ易い。
【０００５】
そこで、例えば特許第３０３０１０８号には、第１段のＹ分岐路の入射中心軸と第２段以降の入射中心軸とが平行になっておらず、更に第３段以降の最も外側のＹ分岐路の入射中心軸と第１段の入射中心軸とのなす角が後段になるに従い、順次大きくなる構造が提案されている。これにより、導波路を大きく湾曲させることなく、即ち各Ｙ分岐間では大きな曲がり損失を伴わずに導波路長を短くすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許第３０３０１０８号に記載された構造は、後段になるに従い外側の導波路が大きく広がることから、これを戻すのにやはり導波路を湾曲させなければならず、分岐段数が増える程、外側の導波路の曲がり損失が大きくなる虞がある。逆に外側の導波路の曲率を小さくすると、導波路長が長くなり、基板が大型化する。また、外側の導波路が大きく広がることで、内側の導波路との導波路長の差が大きくなり、これによる損失も相俟って各導波路の挿入損失に一層差が生じる虞がある。
【０００７】
本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決するべく案出されたものであり、簡単な構造により、多分岐光導波路の各導波路同士の損失の差が大きくなることなく、入射端から出射端までの距離を短くして基板を小型化することが可能な多分岐光導波路を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するべく、本発明では、基板の一端側からの入射光を均等に２分割する、分岐点において入射中心軸に対して対称に分岐したＹ分岐路が３段以上設けられた多分岐光導波路であって、第１段のＹ分岐路の入射中心軸と第３段以降の最も外側のＹ分岐路の入射中心軸とがなす角度θが、前記第１段のＹ分岐路の入射中心軸と第２段のＹ分岐路の入射中心軸とがなす角度θ０以下となるように、第２段以降のＹ分岐路の入射中心軸が前記第１段のＹ分岐路の入射中心軸に対して傾斜していることを特徴とする多分岐光導波路を提供する。これにより、最初の分岐角度θ０より広がることがなく、外側の導波路の広がりを戻すのが容易になる。また、外側の導波路の広がりが小さいことで外側の導波路長と内側の導波路長とが大きな差を生じない。また、全体として前記第１段のＹ分岐路の入射中心軸に対して対称形をなしていることが好ましい。
【０００９】
特に、前記第１段のＹ分岐路の入射中心軸と第３段以降の最も外側のＹ分岐路の入射中心軸とのなす角度θが前記θ０と等しくなっていることで、第２段以降の導波路及びＹ分岐の設計が容易になる。
【００１０】
また、前記第２段以降の各Ｙ分岐路にて導波路が分岐開始端から分岐後の各導波路の損失が実質的に等しくなる分岐開始端から２００μｍ以上の範囲はその入射中心軸について対称をなし、かつそれ以降は非対称とすることで、各導波路同士の損失差を殆ど生じることなく各導波路長の調整が可能となり、基板へのレイアウト自由度も向上する。
【００１１】
更に、前記第３段以降の内側のＹ分岐路の入射中心軸が前記第１段のＹ分岐路の入射中心軸に近づく向きに傾斜していることで、内側の各導波路と外側の各導波路とでその長さを一層揃え易くなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明が適用された８分岐光導波路１を示す平面図である。ガラス基板２上に公知の構造により形成された導波路３は、基板２の一端２ａから直線的に延在し、第１段のＹ分岐路５に至る。この第１段のＹ分岐路５にて２分岐され、各分岐導波路６、７は互いに離反するようにやや外向きに湾曲しつつ共に第２段のＹ分岐路８、９に至る。そして、第２段のＹ分岐路８、９にて２分岐され、４つの分岐導波路１０〜１３は第３段のＹ分岐路１４〜１７に至る。この第３段のＹ分岐路１４〜１７にて各々２分岐された８つの分岐導波路１８〜２５は基板２の他端２ｂの出射ポートに至る。尚、８分岐光導波路１全体として第１段のＹ分岐路５に於ける入射中心軸Ｏについて対称形をなしている。
【００１４】
第１段のＹ分岐路５に於ける入射中心軸Ｏ、即ち導波路３の延長線と、第２段のＹ分岐路８、９に於ける入射中心軸Ｏ２、即ち導波路６、７の延長線とのなす角をθ０とし、入射中心軸Ｏと、第３段の最も外側のＹ分岐路１４、１７の入射中心軸Ｏ３、即ち導波路１０、１３の延長線とのなす角をθとしてθ＝θ０となっている。即ち、入射中心軸Ｏ２と、入射中心軸Ｏ３とが互いに平行になっている。
【００１５】
各Ｙ分岐路、特に内側の例えばＹ分岐路１５（１６）に於いて、図２に拡大してやや誇張して示すように、その入射中心軸に対して分岐開始端１５ａ（１６ａ）から２００μｍの範囲（破線の範囲）は対称形をなし、それ以降は非対称形となっている。これにより、各導波路長の調整が容易になっている。ここで、分岐した導波路を非対称とすることにより分岐比が１：１（５０％）にならないことが懸念されるが、図３に示すように、分岐開始端から少なくとも２００μｍ以上あれば、分岐比が５０．２％以下となり、事実上問題とならない。
【００１６】
また、図１に示すように、内側の例えばＹ分岐路１５（１６）は、その入射中心軸Ｏ３１５が入射中心軸Ｏに近づく向きに傾斜している。これにより、各導波路長の調整が一層容易になっている。ここで、各導波路６、７、１０〜１３、１８〜２５は曲線により、または直線と曲線とにより構成されている。その曲線は円弧、楕円弧またはその他の曲線により構成されていて良いが、例えば円弧により構成すれば各導波路長の設定が楕円弧、その他の曲線を用いる場合に比較して容易になる。
【００１７】
以下の表に、本発明による多分岐光導波路１と、従来の図４に示す多分岐光導波路との損失を同程度にした場合の基板長さを比較し、また基板長さを等しくした場合の挿入損失を比較した表を示す。
【００１８】
【表１】
0004284892.tif 000002
【００１９】
この表に示すように、本発明による多分岐光導波路は、損失を同程度にした場合、３６％程度長さを短くでき、基板長さを等しくした場合、０．４ｄＢ程度損失を低減できる。
【００２０】
尚、上記構成では、８分岐光導波路について説明したが、これに限定されず、１６、３２、６４…等、更に多段に分岐する光導波路についても同様に適用できることは云うまでもない。その場合、第４段以降の最も外側のＹ分岐路についてもその入射中心軸が全て第２段のＹ分岐路の入射中心軸と平行になる。
【００２１】
また、第１段のＹ分岐路の入射中心軸と各段の最も外側のＹ分岐路の入射中心軸とのなす角が第１段のＹ分岐路の入射中心軸と第２段のＹ分岐路の入射中心軸とのなす角以下となっていても良く、その場合、設計が上記構成よりもやや複雑になるものの他の作用・効果は上記構成と同様である。
【００２２】
更に、上記構成では基板をガラス基板によるガラス導波路としたが、石英系導波路，Ｔｉ拡散ＬｉＮｂＯ３導波路、化合物半導体導波路、プラスチック導波路等にも同様に適用できる。
【００２３】
【発明の効果】
上記した説明により明らかなように、本発明による多分岐光導波路によれば、基板の一端側からの入射光を均等に２分割するＹ分岐路が３段以上設けられた多分岐光導波路に於いて、第１段のＹ分岐路の入射中心軸と第２段のＹ分岐路の入射中心軸とが或る角度θ０を有し、この第１段のＹ分岐路の入射中心軸と第３段以降の最も外側のＹ分岐路の入射中心軸とが角度θ０以下の或る角度θを有するように第２段以降のＹ分岐路の入射中心軸が第１段のＹ分岐路の入射中心軸に対して傾斜していることで、最初の分岐角度θ０より広がることがなく、外側の導波路の広がりを戻すのが容易になり、また外側の導波路の広がりが小さいことで外側の導波路長と内側の導波路長とが大きな差を生じない。従って、多分岐光導波路の各導波路同士の損失の差が大きくなることなく、入射端から出射端までの距離を短くして基板を小型化することが可能となる。特に、第２段のＹ分岐路の入射中心軸と第３段以降の最も外側のＹ分岐路の入射中心軸とが平行になっていることで、第２段以降の導波路及びＹ分岐の設計が容易になる。また、第２段以降の各Ｙ分岐路にて導波路が分岐開始端から分岐後の各導波路の損失が実質的に等しくなる分岐開始端から少なくとも２００μｍの範囲はその入射中心軸について対称をなし、かつそれ以降は非対称とすることで、各導波路同士の損失差を殆ど生じることなく各導波路長の調整が可能となり、基板へのレイアウト自由度も向上する。更に、第３段以降の内側のＹ分岐路の入射中心軸が第１段のＹ分岐路の入射中心軸に近づく向きに傾斜していることで、内側の各導波路と外側の各導波路とでその長さを一層揃え易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された８分岐光導波路１を示す平面図。
【図２】図１の模式的な要部拡大図。
【図３】Ｙ分岐路に於ける対称性と分岐比との関係を示すグラフ。
【図４】従来の多分岐光導波路を示す平面図。
【図５】従来の多分岐光導波路を示す平面図。
【符号の説明】
１  ８分岐光導波路
２  ガラス基板
２ａ  一端
２ｂ  他端
３  導波路
５  第１段のＹ分岐路
６、７  分岐導波路
８、９  第２段のＹ分岐路
１０〜１３  分岐導波路
１４〜１７  第３段のＹ分岐路
１５ａ（１６ａ）  分岐開始端
１８〜２５  分岐導波路
３１  多分岐光導波路
３２  第１段のＹ分岐路
４１  多分岐光導波路
４２  最終段分岐後の導波路
Ｏ  第１段のＹ分岐路５に於ける入射中心軸
Ｏ２  第２段のＹ分岐路８、９に於ける入射中心軸
Ｏ３  第３段の最も外側のＹ分岐路１４、１７の入射中心軸
【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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