(57)【要約】  光フィルタの配置の厳密さを緩和すると共に、光波長多重通信の性能を向上させることができる光反射器、光合分波器及び光システムを提供する。  本発明による光反射器は、光の波長に応じた光の強度分布を生じさせる領域、例えばロッドレンズ(12)、の一方の側に接続された第１の光ファイバー(14)及び第２の光ファイバー(16)と、他方の側に設けられたミラー(18)と、第１及び第２の光ファイバー(14,16)とミラー(18)との間に設けられた光フィルタ(20)とを有している。光フィルタ(20)は、第１の波長の光を反射し、第２の波長の光を透過し、ミラー(18)は、第２の波長の光を反射する。それにより、第１及び第２の光ファイバー(14,16)の間で、２つの波長の光が伝搬される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝搬する光の波長に応じた光の強度分布を生じさせる光伝搬領域と、
前記光伝搬領域の一方の側に接続された第１の光入出力手段及び第２の光入出力手段と、
前記光伝搬領域の他方の側に設けられたミラーと、
前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段と前記ミラーとの間の前記光伝搬領域に設けられた光フィルタと、を有し、
前記光フィルタは、第１の波長の光を反射し且つ第２の波長の光を透過し、
前記ミラーは、前記第２の波長の光を反射し、
前記第１の光入出力手段と前記第２の光入出力手段との間で、前記第１の波長の光及び前記第２の波長の光が伝搬されることを特徴とする光反射器。
【請求項２】
更に、前記光フィルタと前記ミラーとの間に設けられた少なくとも１段の追加の光フィルタを有し、前記追加の光フィルタの各々は、それよりも前記第１及び第２の光入出力手段の側にある光フィルタをすべて透過する所定の波長の光を反射し且つ前記第２の波長の光を透過し、
前記第１の光入出力手段と前記第２の光入出力手段との間で、前記第１の波長の光、前記第２の波長の光、及び前記所定の波長の光が伝搬されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光反射器。
【請求項３】
前記光伝搬領域は、集光素子、グレーティング、マルチモード光導波路、マッハツェンダ干渉計、又は方向性光結合器で形成されることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の光反射器。
【請求項４】
前記光伝搬領域は、前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段とそれに最も近い前記光フィルタとの間に、第１の光伝搬領域部を構成し、
前記第１の光伝搬領域部は、前記光伝搬領域のその他の部分に対して、光の伝搬方向と垂直の方向にオフセットされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光反射器。
【請求項５】
伝搬する光の波長に応じた光の強度分布を生じさせる光伝搬領域と、
前記光伝搬領域の一方の側に接続された第１の光入出力手段及び第２の光入出力手段と、
前記光伝搬領域の他方の側に接続された第３の光入出力手段と、
前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段と前記第３の光入出力手段との間の前記光伝搬領域に設けられた少なくとも２段の光フィルタを設置するための光フィルタ設置手段と、を有することを特徴とする光システム。
【請求項６】
前記光伝搬領域は、集光素子、グレーティング、マルチモード光導波路、マッハツェンダ干渉計、又は方向性光結合器で形成されることを特徴とする請求項５に記載の光システム。
【請求項７】
前記光伝搬領域は、前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段とそれに最も近い前記光フィルタ設置手段との間に、第１の光伝搬領域部を構成し、
前記第１の光伝搬領域部は、前記光伝搬領域のその他の部分に対して、光の伝搬方向と垂直の方向にオフセットされていることを特徴とする請求項５又は６のいずれか１項に記載の光システム。
【請求項８】
前記光フィルタ設置手段は、前記光伝搬領域に設けられた溝であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の光システム。
【請求項９】
前記第１、第２、及び第３の光入出力手段が、シングルモード光導波路であることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の光システム。
【請求項１０】
前記第１及び第２の光入出力手段がシングルモード光導波路で、前記第３の光入出力手段が光ファイバであることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の光システム。
【請求項１１】
伝搬する光の波長に応じた光の強度分布を生じさせる光伝搬領域と、
前記光伝搬領域の一方の側に接続された第１の光入出力手段及び第２の光入出力手段と、
前記光伝搬領域の他方の側に接続された第３の光入出力手段と、
前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段と前記第３の光入出力手段との間の前記光伝搬領域に設けられた２段の光フィルタと、を有し、
前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段の側の前記光フィルタは、第１の波長の光を反射し且つ第２の波長の光及び第３の波長の光を透過し、
前記第３の光入出力手段の側の前記光フィルタは、前記第２の波長の光を反射し且つ前記第３の波長の光を透過し、
前記第１の光入出力手段と前記第２の光入出力手段との間で、前記第１の波長の光及び前記第２の波長の光が伝搬され、
前記第１の光入出力手段又は前記第２の光入出力手段と前記第３の光入出力手段との間で、前記第３の波長の光が伝搬されることを特徴とする光合分波器。
【請求項１２】
更に、前記２段の光フィルタの間に設けられた少なくとも１段の追加の光フィルタを有し、前記追加の光フィルタの各々は、それよりも前記第１及び第２の光入出力手段の側にある光フィルタをすべて透過する所定の波長の光を反射し且つ前記第２の波長の光及び前記第３の波長の光を透過し、
前記第１の光入出力手段と前記第２の光入出力手段との間で、前記第１の波長の光、前記第２の波長の光、及び前記所定の波長の光が伝搬されることを特徴とする請求項１１に記載の光合分波器。
【請求項１３】
前記光伝搬領域は、集光素子、グレーティング、マルチモード光導波路、マッハツェンダ干渉計、又は方向性光結合器で形成されることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の光合分波器。
【請求項１４】
前記光伝搬領域は、前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段とそれに最も近い前記光フィルタとの間に、第１の光伝搬領域部を構成し、
前記第１の光伝搬領域部は、前記光伝搬領域のその他の部分に対して、光の伝搬方向と垂直の方向にオフセットされていることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の光合分波器。
【請求項１５】
前記第１、第２、及び第３の光入出力手段が、シングルモード光導波路であることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の光合分波器。
【請求項１６】
前記第１及び第２の光入出力手段がシングルモード光導波路で、前記第３の光入出力手段が光ファイバであることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の光合分波器。
【請求項１７】
前記光フィルタは、更に、第３の波長の光を透過し、
前記ミラーは、前記第２の波長の光を反射し、第３の波長を透過する第２の光フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の光反射器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光反射器、光システム、及び光合分波器に関し、更に詳細には、伝搬する光の波長に応じた光の強度分布を生じさせる光伝搬領域を通して光波長多重通信が行われる光反射器、光システム、及び光合分波器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速・大容量通信のための光波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）通信システムの研究が盛んになっている。光波長多重通信システムに使用される重要な光部品の１つに、複数の波長の光を合波又は分波する光合分波器がある。かかる光合分波器の例が、特許文献１及び非特許文献１に開示されている。【０００３】
特許文献１の図１に従来の技術として開示されている直線光導波路型光合分波器を、図１６を参照して説明する。図１６は、直線光導波路型光合分波器の概略図である。直線光導波路型光合分波器４００は、互いに角度２θで交差している第１の直線光導波路４０２及び第２の直線光導波路４０４と、２つの直線光導波路が交差している部分に設けられた光フィルタ４０６と、光フィルタ４０６を挟んで第１の直線光導波路４０２の延長線上に設けられた第３の直線光導波路４０８とを有している。光フィルタ４０６は、誘電体多層膜で形成されている。また、光フィルタ４０６は、その等価的な反射中心面４０６ａが上記３つの直線光導波路４０２、４０４、４０８のそれぞれの光軸４０２ａ、４０４ａ、４０８ａの交点４１０を通り且つ第１の直線光導波路４０２と第２の直線光導波路４０４とが反射中心面４０６ａに対して鏡像の関係になる向きに配置されている。
特許文献１には、１．３μｍと１．５μｍの２波長の光の伝搬に関する記載しかないが、３波長の光に応用した場合、たとえば、図１６の直線光導波路型光合分波器４００において、光フィルタ４０６を、波長１．５５μｍ帯の光を透過し且つ波長１．４９μｍ帯及び１．３１μｍ帯の光を反射するＬＰＦ（Long wavelength Pass Filter）とすれば、第１の直線光導波路４０２に入射された波長１．５５μｍの光は、光フィルタ４０６を透過して第３の直線光導波路４０８に伝搬され、第１の直線光導波路４０２に入射された波長１．４９μｍ及び波長１．３１μｍの光は、光フィルタ４０６で反射して第２の直線光導波路４０４に伝搬される。【０００４】
また、特許文献１の図９に発明として開示されている、１段の光学フィルタを用いたマルチモード光導波路型光合分波器を、図１７を参照して説明する。図１７はマルチモード光導波路型光合分波器の概略図である。マルチモード光導波路型光合分波器４２０は、光フィルタ４２２を挟んで両側に配置された第１のマルチモード干渉型光導波路４２４及び第２のマルチモード干渉型光導波路４２６と、第１のマルチモード干渉型光導波路４２４に接続された第１のシングルモード光導波路４２８及び第２のシングルモード光導波路４３０と、第２のマルチモード干渉型光導波路４２６に接続された第３のシングルモード光導波路４３２とを有している。光フィルタ４２２は、入射角０度の光に対して波長１．３μｍの光を反射し、且つ波長１．５μｍの光を透過する誘電体多層膜で形成されている。
特許文献１には２波長の光の伝搬に関する記載しかないが、３波長の光に応用した場合、たとえば、図１７のマルチモード干渉型光導波路４２０において、光フィルタ４２２を、波長１．５５μｍ帯の光を透過し且つ波長１．４９μｍ帯及び１．３１μｍ帯の光を反射するＬＰＦ（Long wavelength Pass Filter）とすれば、第１のシングルモード光導波路４２８から第１のマルチモード干渉型光導波路４２４に入射された波長１．５５μｍの光は、光フィルタ４２２を透過して、第２のマルチモード干渉型光導波路４２６を介して第３のシングルモード光導波路４３２に伝搬され、第１のシングルモード光導波路４２８から第１のマルチモード干渉型光導波路４２４に入射された波長１．４９μｍ及び波長１．３１μｍの光は、光フィルタ４２２で反射して第１のマルチモード干渉型光導波路４２４を介して第２のシングルモード光導波路４３０に伝搬される。【０００５】
次に、非特許文献１に開示されているロッドレンズ型光合分波器を、図１８を参照して説明する。図１８はロッドレンズ型光合分波器の概略図である。ロッドレンズ型光合分波器４４０は、光フィルタ４４２を挟んで両側に配置された第１のロッドレンズ４４４及び第２のロッドレンズ４４６と、第１のロッドレンズ４４４に接続された第１の光ファイバー４４８及び第２の光ファイバー４５０と、第２のロッドレンズ４４６に接続された第３の光ファイバー４５２とを有している。光フィルタ４４２は、誘電体多層膜で形成されている。ロッドレンズ４４４、４４６は、その内部に屈折率の勾配を有し、入射した光ビームを平行光にコリメートさせたり一点に集光させたりすることができるレンズである。例えば、ロッドレンズの長さが、ロッドレンズの一端に入射される光ビームの波長に応じた蛇行周期（以下、ピッチという。）の１／４であれば、その光ビームは、ロッドレンズの他端で平行光になる。
光フィルタ４４２を、波長１．５５μｍ帯の光を透過し且つ波長１．４９μｍ帯及び１．３１μｍ帯の光を反射するＬＰＦ（Long wavelength Pass Filter）とすれば、第１の光ファイバー４４８に入射された波長１．５５μｍの光は、光フィルタ４４２を透過して第３の光ファイバー４５２に伝搬し、第１の光ファイバー４４８に入射された波長１．４９μｍの光は、光フィルタ４４２で反射して第２の光ファイバー４５０に伝搬し、第２の光ファイバー４５０に入射された波長１．３１μｍの光は、光フィルタ４４２で反射して第１の光ファイバー４４８に伝搬する。【０００６】
【特許文献１】特開２００２−６１５５号公報（図１、図９）
【非特許文献１】田中弘範、外４名、「高アイソレーション特性を有する光合分波器の開発」、電子情報通信学会総合大会、電子情報通信学会、２００４年３月、Ｃ−３−１０２、ｐ２７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１に開示されている直線導波路型光合分波器４００、マルチモード光導波路型光合分波器４２０、及び非特許文献１に開示されているロッドレンズ型光合分波器４４０において、光フィルタ４０６、４２２、４４２で反射される波長１．４９μｍの光及び波長１．３１μｍの光に着目する。
直線導波路型光合分波器４００においては、光フィルタ４０６が上述した位置及び向きに配置されていれば、第１の直線光導波路４０２に入射された波長１．４９μｍ及び波長１．３１μｍの光は、光の波長の違いとは無関係に、光フィルタ４０６で反射され、第２の直線光導波路４０４に入射される。従って、波長１．４９μｍ及び波長１．３１μｍの光の第２の直線光導波路４０４への挿入損失の差は、ほとんどない。しかしながら、光フィルタ４０６が上述した位置及び向きから少しでもずれると、光フィルタ４０６で反射した光が第２の直線光導波路４０４に入射せず、両波長の光の第２の直線光導波路４０４への挿入損失が著しく増大する。第２の直線光導波路４０４への光の挿入損失を低減するためには、光フィルタ４０６を上述した位置及び向きに厳密に配置することが必要であり、これを実現するにはかなりの手間がかかる。【０００８】
マルチモード光導波路型光合分波器４２０においては、マルチモード光導波路の特性上干渉長さＬに波長依存性があるため、波長が短い光の方が干渉長が長く、波長が短い光が１００％の分配比（透過率又は反射率）となるように干渉長Ｌを設定した場合、波長が長い光の分配比（透過率又は反射率）は１００％未満となる。従って、マルチモード光導波路型光合分波器４２０を、上述の３波長の光の伝播に用いた場合、光導波路過剰損失、結合損失等の総和である挿入損失が増加したり、不要ポートへの漏洩（クロストーク）が生じたりして、３波長全てに対して良好な特性を満足させることはできなかった。【０００９】
ロッドレンズ型光合分波器４４０においては、第１の光ファイバー４４８から入射された波長１．４９μｍの光及び波長１．３１μｍの光はコリメートされ、平行光に近づいていく。完全に平行な光になるのに必要なロッドレンズの長さは、光の波長に応じて異なっているので、波長１．４９μｍの光及び波長１．３１μｍの光が光フィルタ４４２で反射されるとき、少なくとも一方の光は完全な平行光になっていない。平行光になっていない光が光フィルタ４４２で反射されると、ロッドレンズ４４４から第２の光ファイバ４５０に入射する光は完全に集光しないので、光の強度が弱まり、第２の光ファイバー４５０への挿入損失が生じることになる。従って、ロッドレンズ型光合分波器４４０では、反射すべき２つの波長の光のうちの一方の波長の光に合わせてロッドレンズ４４４，４４６の長さを自由に決定すると、他方の波長に合わせたロッドレンズ４４４、４４６の長さを自由に決定できなくなることがあり、光波長多重通信の性能を向上させる余地がある。【００１０】
そこで、本願発明の目的は、光フィルタの配置の厳密さを緩和できると共に、光波長多重通信の性能を向上させることができる光反射器、光合分波器及び光システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明による光反射器は、伝搬する光の波長に応じた光の強度分布を生じさせる光伝搬領域と、光伝搬領域の一方の側に接続された第１の光入出力手段及び第２の光入出力手段と、光伝搬領域の他方の側に設けられたミラーと、第１の光入出力手段及び第２の光入出力手段とミラーとの間の光伝搬領域に設けられた光フィルタと、を有し、光フィルタは、第１の波長の光を反射し且つ第２の波長の光を透過し、ミラーは、第２の波長の光を反射し、第１の光入出力手段と第２の光入出力手段との間で、第１の波長の光及び第２の波長の光が伝搬されることを特徴としている。
このように構成された光反射器では、例えば、第１の光入出力手段から光伝搬領域に入射された第１の波長の光は、光フィルタで反射して、第２の光入出力手段に伝搬される。
また、例えば、第２の光入出力手段から光伝搬領域に入射された第２の波長の光は、光フィルタを透過し、ミラーで反射し、再び光フィルタを透過して、第１の光入出力手段に伝搬される。【００１２】
本願発明では、伝搬する光の波長に応じた光の強度分布が生じる光伝搬領域を構成要件としているので、直線光導波路で構成される場合と異なり、ミラー又は光フィルタの位置が少しずれても、光が著しく損失することはない。それにより、ミラー又は光フィルタの配置の厳密さを緩和することが可能である。
また、第１の光入出力手段から光伝搬領域に入射された光が反射して第２の光入出力手段に伝搬される場合、第２の光入出力手段に入射する時の光の強度が大きいほうが、伝搬される光の損失が少なくなるので好ましい。しかしながら、第１の光入出力手段と第２の光入出力手段との間を第１の波長の光と第２の波長の光が伝搬するとき、伝搬する光の波長に応じた光の強度分布が光伝搬領域に生じるので、従来技術のように光フィルタ等の反射要素が１つしかないと、一方の波長の光が第２の光入出力手段に入射する時の光の強度を大きくなるようにすると、他方の波長の光が第２の光入出力手段に入射するときの光の強度が下がるおそれがある。本願発明では、光フィルタとミラーの２つの反射要素を有しているので、第２の光入出力手段に入射するときの一方の波長の光の強度を光フィルタの位置合わせ等によって調整した後、一方の波長の光とは独立に、他方の波長の光の強度をミラーによって調整することができ、設計の自由度が増える。それにより、光波長多重通信の性能を向上させることが可能である。
なお、光入出力手段は、光導波路及び光ファイバー等を含む。【００１３】
また、本発明による光反射器の実施形態において、好ましくは、更に、光フィルタとミラーとの間に設けられた少なくとも１段の追加の光フィルタを有し、追加の光フィルタの各々は、それよりも第１及び第２の光入出力手段の側にある光フィルタをすべて透過する所定の波長の光を反射し且つ第２の波長の光を透過し、第１の光入出力手段と第２の光入出力手段との間で、第１の波長の光、第２の波長の光、及び所定の波長の光が伝搬される。
このように構成された光反射器では、第１の波長の光及び第２の波長の光の伝搬に加えて、所定の波長の光を第１の光入出力手段及び第２の光入出力手段の間で伝搬させることができる。例えば、第１の光入出力手段から光伝搬領域に入射された、所定の波長の光は、追加の光フィルタよりも第１及び第２の光入出力手段の側にある光フィルタを透過し、追加の光フィルタで反射し、再び光フィルタを透過して、第２の光入出力手段に伝搬される。第１の波長の光及び第２の波長の光と同様、追加の光フィルタで反射する所定の波長の光の強度分布は、第１の光入出力手段及び第２の光入出力手段と追加の光フィルタとの間の距離を適当に定めることによって変化させることができる。その結果、３つ以上の波長を使用する光多重通信において性能を向上させることができる。【００１４】
本発明による光反射器の実施形態において、ミラー及び光フィルタの少なくとも一部分がユニットとして一体形成されていてもよい。その場合、ミラーと光フィルタのユニット及び光フィルタと光フィルタのユニットは、接着剤、接着剤・屈折率調整剤等の樹脂で貼り付けられた構成を有していてもよいし、ガラス、プラスチック等の板部材や、内部が空間であるプラスチック等の箱型筐体の両側にミラー及び／又は光フィルタを貼りつけた構成を有していてもよい。ユニットとして一体に形成することによってミラー及び光フィルタの実装工程が削減され、工数削減による製造コスト低減が可能である。もちろん、ミラー及びすべての光フィルタを１つのユニットとして構成すれば、実装工程が１回ですむ。
また、ユニットは、ミラー及び光フィルタを形成する工程で連続して積層して形成することもできる。この場合、ミラー及び光フィルタの間隔を特に高精度に制御することが可能である。このように、ミラーと１段又は２段以上の光フィルタとをユニットとして一体に形成することによって、それぞれを個別に実装した場合に比べて、それぞれの間隔や角度のばらつきを低減し、特性のばらつきを抑えることが可能となる。【００１５】
本発明による光反射器の実施形態において、好ましくは、光伝搬領域は、ロッドレンズ、フレネルレンズ等の集光素子、グレーティング（回折格子）、マルチモード光導波路、マッハツェンダ干渉計又は方向性光結合器で形成される。
集光素子、グレーティング、マルチモード光導波路、マッハツェンダ干渉計及び方向性光結合器はいずれも、伝搬する光の波長に応じた光の強度分布を生じさせる。【００１６】
また、本発明による光反射器の実施形態において、好ましくは、光伝搬領域は、第１の光入出力手段及び第２の光入出力手段とそれに最も近い前記光フィルタとの間に、第１の光伝搬領域部を構成し、第１の光伝搬領域部は、光伝搬領域のその他の部分に対して、光の伝搬方向と垂直の方向にオフセットされている。
このように構成された光反射器では、例えば、第１の光入出力手段及び第２の光入出力手段に最も近い光フィルタを透過し且つ第３の光入出力手段の側の光フィルタを反射する第２の波長の光が、第１の光入出力手段から第２の光入出力手段に伝搬されるとき、第１の光入出力手段に漏れて入射される第２の波長の光の量（反射減衰量）を低減させることができる。【００１７】
また、上記目的を達成するために、本発明による光システムは、伝搬する光の波長に応じた光の強度分布を生じさせる光伝搬領域と、光伝搬領域の一方の側に接続された第１の光入出力手段及び第２の光入出力手段と、光伝搬領域の他方の側に接続された第３の光入出力手段と、第１の光入出力手段及び第２の光入出力手段と第３の光入出力手段との間の光伝搬領域に設けられた少なくとも２段の光フィルタを設置するための光フィルタ設置手段と、を有することを特徴としている。
このように構成された光システムでは、光フィルタ設置手段に少なくとも２段の適当なフィルタを設置することにより、上述した本発明による光反射器と同様の作用及び効果を奏することができる。更に、第３の波長の光を第１の光入出力手段と第３の光入出力手段との間で伝搬させることができる。【００１８】
本発明による光システムの実施形態において、好ましくは、光伝搬領域は、ロッドレンズ、フレネルレンズ等の集光素子、グレーティング（回折格子）、マルチモード光導波路、マッハツェンダ干渉計又は方向性光結合器で形成される。
また、本発明による光システムの実施形態において、更に好ましくは、光フィルタ設置手段は、光伝搬領域に設けられた溝である。
また、本発明の光システムの実施形態において、第１、第２、及び第３の光入出力手段が、シングルモード光導波路であってもよいし、第１及び第２の光入出力手段がシングルモード光導波路で、第３の光入出力手段が光ファイバであってもよい。【００１９】
本発明による光システムの実施形態において、好ましくは、光伝搬領域は、第１の光入出力手段及び第２の光入出力手段とそれに最も近い光フィルタ設置手段との間に、第１の光伝搬領域部を構成し、第１の光伝搬領域部は、光伝搬領域のその他の部分に対して、光の伝搬方向と垂直の方向にオフセットされている。【００２０】
上記目的を達成するために、本発明による光合分波器は、伝搬する光の波長に応じた光の強度分布を生じさせる光伝搬領域と、光伝搬領域の一方の側に接続された第１の光入出力手段及び第２の光入出力手段と、光伝搬領域の他方の側に接続された第３の光入出力手段と、第１の光入出力手段及び第２の光入出力手段と第３の光入出力手段との間の光伝搬領域に設けられた２段の光フィルタと、を有し、第１の光入出力手段及び第２の光入出力手段の側の光フィルタは、第１の波長の光を反射し且つ第２の波長の光及び第３の波長の光を透過し、第３の光入出力手段の側の光フィルタは、第２の波長の光を反射し且つ第３の波長の光を透過し、第１の光入出力手段と第２の光入出力手段との間で、第１の波長の光及び第２の波長の光が伝搬され、第１の光入出力手段又は第２の光入出力手段と第３の光入出力手段との間で、第３の波長の光が伝搬されることを特徴としている。
このように構成された本発明による光合分波器では、上述した本発明による光反射器及び光システムと同様に動作すると共に、同様の効果を奏する。【００２１】
このように構成された光合分波器の実施形態において、好ましくは、更に、２段の光フィルタの間に設けられた少なくとも１段の追加の光フィルタを有し、追加の光フィルタの各々は、それよりも第１及び第２の光入出力手段の側にある光フィルタをすべて透過する所定の波長の光を反射し且つ第２の波長の光及び第３の波長の光を透過し、第１の光入出力手段と第２の光入出力手段との間で、第１の波長の光、第２の波長の光、及び所定の波長の光が伝搬される。【００２２】
本発明の光合分波器の実施形態において、好ましくは、光伝搬領域は、ロッドレンズ、フレネルレンズ等の集光素子、グレーティング（回折格子）、マルチモード光導波路、マッハツェンダ干渉計又は方向性光結合器で形成される。【００２３】
また、本発明による光合分波器の実施形態において、好ましくは、光伝搬領域は、第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段とそれに最も近い光フィルタとの間に、第１の光伝搬領域部を構成し、第１の光伝搬領域部は、光伝搬領域のその他の部分に対して、光の伝搬方向と垂直の方向にオフセットされている。
このように構成された光合分波器では、例えば、第１の光入出力手段及び第２の光入出力手段の側に最も近い光フィルタを透過し且つ第３の光入出力手段の側の光フィルタを反射する第２の波長の光が、第１の光入出力手段から第２の光入出力手段に伝搬されるとき、第１の光入出力手段に漏れて入射される第２の波長の光の量（反射減衰量）を低減させることができる。【００２４】
また、本発明の光合分波器の実施形態において、光伝搬領域がマルチモード光導波路又は方向性光結合器で形成されている場合、第１、第２、及び第３の光入出力手段が、シングルモード光導波路であってもよいし、第１及び第２の光入出力手段がシングルモード光導波路で、第３の光入出力手段が光ファイバであってもよい。【００２５】
本発明による光合分波器の実施形態において、複数の光フィルタの少なくとも一部分がユニットとして一体形成されていてもよい。その場合、光フィルタのユニットは、接着剤、接着剤・屈折率調整剤等の樹脂で貼り付けられた構成を有していてもよいし、ガラス、プラスチック等の板部材や、内部が空間であるプラスチック等の箱型筐体の両側にミラー及び／又は光フィルタを貼りつけた構成を有していてもよい。ユニットとして一体に形成することによって、光フィルタの実装工程が削減され、工数削減による製造コスト低減が可能である。もちろん、すべての光フィルタを１つのユニットとして構成すれば、実装工程が１回ですむ。また、ユニットは、光フィルタを形成する工程で連続して積層して形成することもできる。この場合、光フィルタ同士の感覚を特に高精度に制御することが可能である。このように、２段以上の光フィルタとをユニットとして一体に形成することによって、それぞれを個別に実装した場合に比べて、それぞれの間隔や角度のばらつきを低減し、特性のばらつきを抑えることが可能となる。【００２６】
上述した本発明による光反射器の実施形態において、好ましくは、光フィルタは、更に、第３の波長の光を透過し、ミラーは、第２の波長の光を反射し、第３の波長を透過する第２の光フィルタである。
このように構成された光反射器を、第１の光入出力手段と第２の光入出力手段との間を伝搬する光のうちの選択した波長の光の強度のみを検出する光パワーモニターとして使用することが可能である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明による光合分波器、光反射器及び光システムにより、光フィルタの配置の厳密さを緩和できると共に、光波長多重通信の性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
〔光反射器の第１の実施形態〕
以下、図面を参照して、本発明による光反射器、光合分波器の実施形態を説明する。なお図面を見やすくするために、以下に説明する図１〜１５において、光反射器及び光合分波器の輪郭等を点線で描いた。
先ず、本発明による光反射器の第１の実施形態を説明する。図１は、本発明による光反射器の第１の実施形態であるロッドレンズ型光反射器の概略図である。本実施形態では、例示として、波長１．４９μｍの光と波長１．３１μｍの光を伝搬させる場合を説明する。【００２９】
図１に示すように、ロッドレンズ型光反射器１０は、光伝搬領域であるロッドレンズ１２と、ロッドレンズ１２の一方の側に接続された第１の光入出力手段である第１の光ファイバー１４及び第２の光入出力手段である第２の光ファイバー１６と、ロッドレンズ１２の他方の側に設けられたミラー１８と、第１の光ファイバー１４及び第２の光ファイバー１６とミラー１８との間のロッドレンズ１２に設けられた光フィルタ２０とを有している。
ロッドレンズ１２は、軸線２２を有する円筒形であり、その内部に屈折率の勾配が形成され、入射した光ビームを平行光にコリメートさせたり一点に集光させたりすることができるレンズである。例えば、ロッドレンズ１２の長さがピッチ（光ビームの波長に応じた蛇行周期）の１／４であれば、ロッドレンズ１２の一端に入射される光ビームは、ロッドレンズ１２の他端で平行光になる。ロッドレンズ１２は、第１の光ファイバー１４及び第２の光ファイバー１６と光フィルタ２０との間に配置された第１のロッドレンズ２４と、ミラー１８と光フィルタ２０との間に配置された第２のロッドレンズ２６とを含んでいる。ロッドレンズ１２は、石英等で形成されていることが好ましい。
第１の光ファイバー１４及び第２の光ファイバー１６は、軸線２２に対して対称に且つほぼ平行に（±５度の範囲内に）配置されている。また、第１の光ファイバー１４及び第２の光ファイバー１６は、ロッドレンズ１２に融着もしくは接着剤等によって固定されている。【００３０】
光フィルタ２０は、誘電体多層膜で形成されていることが好ましい。本実施形態では、光フィルタ２０は、波長１．４９μｍ帯の光を透過し且つ波長１．３１μｍ帯の光を反射するＬＰＦ（Long wavelength Pass Filter）である。第１の光ファイバー１４及び第２の光ファイバー１６とロッドレンズ１２との接合位置２８から光フィルタ２０の等価的な反射中心面３０までの距離Ｌ１１は、短い方の光の波長（１．３１μｍ）のピッチの１／４又は１／２等であることが好ましい。光フィルタ２０の反射中心面３０は、軸線に対して９０±５度の範囲内にあることが好ましい。
ミラー１８は、誘電体多層膜で形成されていることが好ましいが、長い方の波長（１．４９μｍ）の光を反射できれば、その材料は任意であり、光フィルタを用いても良い。接合位置２８からミラー１８の等価的な反射中心面３２までの距離Ｌ１２は、長い方の光の波長（１．４９μｍ）の１／４又は１／２等であることが好ましい。ミラー１８の反射中心面３２は、軸線２２に対して９０±５度の範囲内にあることが好ましい。【００３１】
次に、本発明による光反射器の第１の実施形態であるロッドレンズ型光反射器の動作を、距離Ｌ１１がピッチの１／４である場合について説明する。
波長１．３１μｍの光が第１の光ファイバー１４からロッドレンズ１２に入射すると、光は、光フィルタ２０で反射して戻り、第２の光ファイバー１６に伝搬される。また、波長１．４９μｍの光が第１の光ファイバー１４からロッドレンズ１２に入射すると、光は、光フィルタ２０を透過し、ミラー１８で反射して戻り、再び光フィルタ２０を透過して、第２の光ファイバー１６に伝搬される。その結果、第１の光ファイバー１４と第２の光ファイバー１６の間で２つの波長の光が伝搬される。
詳細には、第１の光ファイバー１４から入射された波長１．３１μｍの光及び波長１．４９μｍの光はロッドレンズ１２内でコリメートされ、平行光に近づいていく。波長１．３１μｍの光は、光フイルタ２０の反射中心面３０に達したところで、平行光になり反射する。波長１．４９μｍの光は、ミラー１８の反射中心面３２に達したところで、平行光になり反射する。次いで、波長１．３１μｍの光及び波長１．４９μｍの光は接合位置２８のところで集光する。
このように、波長１．３１μｍの光に対応する距離Ｌ１１及び波長１．４９μｍの光に対応する距離Ｌ２１を独立に決定することができる。従って、両方の波長の光の第２の光ファイバー１６への挿入損失を独立に決定することが可能になり、光波長多重通信の性能を向上させることができる。【００３２】
なお、距離Ｌ１１、Ｌ１２をピッチの１／４等よりも大きくしたり小さくしたりすることにより、両方の波長の光の第１の光ファイバー１４への反射減衰量を独立に決定することも可能になる。このようにすることによっても、光波長多重通信の性能を向上させることができる。【００３３】
〔光反射器の第２の実施形態〕
次に、本発明による光反射器の第２の実施形態を説明する。図２は、本発明による光反射器の第２の実施形態であるＭＭＩ（Multi Mode Interference）型光反射器の概略平面図である。本実施形態では、第１の実施形態と同様、例示として、波長１．４９μｍの光と波長１．３１μｍの光を伝搬させる場合を説明する。【００３４】
図２に示すように、ＭＭＩ型光反射器４０は、光伝搬領域であるマルチモード光導波路４２と、マルチモード光導波路４２の一方の側に接続された第１の光入出力手段である第１のシングルモード光導波路４３及び第１の光ファイバー４４、及び第２の光入出力手段である第２のシングルモード光導波路４５及び第２の光ファイバー４６と、マルチモード光導波路４２の他方の側に設けられたミラー４８と、第１の光ファイバー４４及び第２の光ファイバー４６とミラー４８との間のマルチモード光導波路４２に設けられた１つの光フィルタ５０とを有している。
マルチモード光導波路４２の平面形状は、ほぼ矩形である。また、マルチモード光導波路４２は、矩形の一辺と平行に光の伝搬方向に延びる軸線５２を有している。マルチモード光導波路４２は、第１の光ファイバー４４及び第２の光ファイバー４６と光フィルタ５０との間に配置された第１の光導波路部５４と、ミラー４８と光フィルタ５０との間に配置された第２の光導波路部５６とを含んでいる。マルチモード光導波路４２は、Ｓｉ基板（図示せず）の上に積層式に形成されたコア４２ａ及びクラッド４２ｂを有し、コア４２ａ及びクラッド４２ｂは、ポリマーで形成されることが好ましい。
第１のシングルモード光導波路４３及び第２のシングルモード光導波路４５は、マルチモード光導波路４２と第１の光ファイバー４４及び第２の光ファイバー４６との間に配置され、第１の光ファイバー４４及び第２の光ファイバー４６の位置関係と、マルチモード光導波路４２へ好適に接続配置された第１のシングルモード光導波路４３及び第２のシングルモード光導波路４５の位置関係とを満足する光学的接続を実現するように配置されている。典型的には、第１の光ファイバー４４と第２の光ファイバ４６との間隔は１００μｍ以上離れているのに対し、第１のシングルモード光導波路４３及び第２のシングルモード光導波路４５がマルチモード光導波路へ好適に接続される間隔は１０μｍ程度であり、これらをＳ字型の第１のシングルモード光導波路４３及び第２のシングルモード光導波路４５を介して光学的に接続することができる。第１のシングルモード光導波路４３及び第２のシングルモード光導波路４５はそれぞれ、マルチモード光導波路４２と共にＳｉ基板（図示せず）の上に積層式に形成されたコア４３ａ、４５ａとクラッド４３ｂ、４５ｂとを有し、コア４３ａ、４５ａ及びクラッド４３ｂ、４５ｂは、ポリマーで形成されることが好ましい。
目的に応じて、第１のシングルモード光導波路４３及び第２のシングルモード光導波路４５と第１の光ファイバー４４及び第２の光ファイバー４６との間に他の機能を有する光回路が集積されていてもよい。
第１の光ファイバー４４及び第２の光ファイバー４６はそれぞれ、コア４４ａ、４６ａ及びクラッド４４ｂ、４６ｂを有している。第１の光ファイバー４４及び第２の光ファイバー４６は、軸線５２に対してほぼ平行に（±５度の範囲内に）配置され、マルチモード光導波路４２に接着剤等により固定されている。【００３５】
光フィルタ５０は、誘電体多層膜で形成されていることが好ましい。本実施形態では、光フィルタ５０は、波長１．３１μｍ帯の光を透過し且つ波長１．４９μｍ帯の光を反射するＳＰＦ（Short wavelength Pass Filter）又はＢＢＦ（Band Blocking Filter）である。第１のシングルモード光導波路４３及び第２のシングルモード光導波路４５とマルチモード光導波路４２との接合位置５８から光フィルタ５０の等価的な反射中心面６０までの距離Ｌ２１は、長い方の光の波長（１．４９μｍ）の干渉周期の１／４であることが好ましい。光フィルタ５０は、軸線５２を横切るように即ち横方向に延び、その反射中心面６０は、軸線５２に対して９０±５度の範囲内にあることが好ましい。
ミラー４８は、誘電体多層膜で形成されていることが好ましいが、短い方の波長（１．３１μｍ）の光を反射できれば、その材料は任意であり、光フィルタであってもよいし、金属面であってもよい。金属ミラーを使用する場合には、金を使用することが反射率の点で好ましい。接合位置５８からミラー４８の等価的な反射中心面６２までの距離Ｌ２２は、短い方の光の波長（１．３１μｍ）の干渉周期の１／４であることが好ましい。ミラー４８の反射中心面６２は、軸線５２に対して９０±５度の範囲内にあることが好ましい。
光フィルタ５０及びミラー４８はそれぞれ、マルチモード光導波路４２に設けられた、光フィルタ設置手段である溝６４、端部又は段部６６等に取付けられることが好ましい。【００３６】
次に、本発明による光反射器の第２の実施形態であるＭＭＩ型光反射器の動作を説明する。
波長１．４９μｍの光が第１の光ファイバー４４からマルチモード光導波路４２に入射されると、光は、光フィルタ５０で反射して戻り、第２の光ファイバー４６に伝搬される。また、波長１．３１μｍの光が第１の光ファイバー４４からマルチモード光導波路４２に入射されると、光は、光フィルタ５０を透過し、ミラー４８で反射して戻り、再び光フィルタ５０を透過して、第２の光ファイバー４６に伝搬される。その結果、第１の光ファイバー４４と第２の光ファイバー４６の間で２つの波長の光が伝搬される。
詳細には、第１の光ファイバー４４から入射された波長１．４９μｍの光及び波長１．３１μｍの光は、第１のシングルモード光導波路４３を介してマルチモード光導波路４２に入射され、多モード光に分解されると共に、分解された光が相互に干渉し、それにより、光の強度分布に対応した干渉縞をマルチモード光導波路４２内に生じさせる。光がマルチモード光導波路４２内を軸線５２方向に伝搬するにつれて、光の強度分布の山の位置は、軸線５２方向に対して横方向に移動する。接合位置５８から光フィルタの反射中心面６０までの距離Ｌ２１は、長い方の光の波長（１．４９μｍ）の干渉周期の１／４であれば、長い方の波長（１．４９μｍ）の光の強度分布の山の位置は、その光が光フィルタ５０で反射して接合位置５８まで戻ってきたときに、第２のシングルモード光導波路４５とマルチモード光導波路４２との接合箇所にくる。また、接合位置５８からミラー４８の反射中心面６２までの距離Ｌ２２は、短い方の光の波長（１．３１μｍ）の干渉周期の１／４であれば、短い方の波長（１．３１μｍ）の光の強度分布の山の位置は、その光が光フィルタ５０を透過し、ミラー４８で反射して、再び光フィルタ５０を透過して接合位置５８まで戻ってきたときに、第２のシングルモード光導波路４５とマルチモード光導波路４２との接合箇所にくる。
このように、波長１．４９μｍの光に対応する長さＬ２１及び波長１．３１μｍの光に対応する長さＬ２２を独立に決定することができる。従って、両方の波長の光の第２の光ファイバー４６への挿入損失を独立に決定することが可能になり、光波長多重通信の性能を向上させることができる。【００３７】
なお、距離Ｌ２１、Ｌ２２を変化させることにより、両方の波長の光の第１の光ファイバー４４への反射減衰量を独立に決定することも可能になる。このようにすることによっても、光波長多重通信の性能を向上させることができる。【００３８】
〔光反射器の第３の実施形態〕
次に、本発明による光反射器の第３の実施形態を説明する。図３は、本発明による光反射器の第３の実施形態であるＭＭＩ（Multi Mode Interference）型光反射器の概略平面図である。本実施形態のＭＭＩ型光反射器７０は、第２の実施形態のＭＭＩ型光反射器４０の光フィルタ５０、ミラー４８及び第２の光導波路部５６を光フィルタユニット７２として一体に形成し、第２の実施形態の溝６４、端部又は段部６６の代わりに、光フィルタユニット７２を受入れる、光フィルタ設置手段である端部又は段部７４等を設けたこと以外、第２の実施形態のＭＭＩ型光反射器４０と同様の構成を有している。従って、第２の実施形態のＭＭＩ型光反射器４０と共通する構成要素には、同じ符号を付し、その説明を省略する。
また、本発明による光反射器の第３の実施形態であるＭＭＩ型光反射器７０の動作は、上述した第２の実施形態であるＭＭＩ型光反射器４０の動作と同様であるので、その説明を省略する。
光フィルタユニット７２は、光フィルタ５０及びミラー４８を接着剤・屈折率調整剤等で貼り付けた構成とすることができる。光フィルタユニット７２として一体に形成することによって光フィルタ設置手段への実装工程が１回ですむため工数削減による製造コスト低減が可能である。また、光フィルタユニット７２は、光フィルタ５０及びミラー４８を形成する工程で連続して積層して形成することもできる。この場合、光フィルタ５０及びミラー４８の間隔を特に高精度に制御することが可能である。このように、光フィルタユニット７２として一体に形成することによって、上述した第２の実施形態のように光フィルタ５０及びミラー４８を個別に実装した場合に比べて、それらの間隔や角度のばらつきを低減し特性のばらつきを抑えることが可能である。【００３９】
〔光反射器の第４の実施形態〕
次に、本発明による光反射器の第４の実施形態を説明する。図４は、本発明による光反射器の第４の実施形態である方向結合器型光反射器の概略平面図である。本実施形態では、第１〜第３の実施形態と同様、例示として、波長１．４９μｍの光と波長１．３１μｍの光を伝搬させる場合を説明する。【００４０】
図４に示すように、方向結合器型光反射器８０は、光伝搬領域である方向性光結合器８２と、光結合器の一方の側に接続された第１の光入出力手段である第１の光導波路８４及び第２の光入出力手段である第２の光導波路８６と、光結合器８２の他方の側に設けられたミラー８８と、第１の光導波路８４及び第２の光導波路８６とミラー８８との間の光結合器８２に設けられた１つの光フィルタ９０とを有している。
光結合器８２は、光の伝搬方向に延びる軸線９２を有している。光結合器８２は、軸線９２の両側にそれと平行に配置された第１の光結合路９４及び第２の光結合路９６を有している。これらの光結合路９４，９６は、コア８２ａで形成され、クラッド８２ｂで包囲されている。また、これらの光結合路９４、９６は、一方の光結合路９４を伝搬してきた光が、伝搬しながら他方の光結合路９６に乗り移るように互いに近接して配置されている。光結合器９４，９６は、第１の光導波路８４及び第２の光導波路８６と光フィルタ９０との間に配置された第１の光結合器部９８と、ミラー８８と光フィルタ９０との間に配置された第２の光結合器部１００とを含んでいる。
第１の光導波路８４と第１の光結合路９４との接続部及び第２の光導波路８６と第２の光結合路９６の接続部は、軸線に対してほぼ平行に（±５度の範囲内に）配置されていることが好ましい。第１の光導波路８４及び第２の光導波路８６は、光結合器８２から離れるにつれて互いに遠ざかっている。第１の光導波路８４及び第２の光導波路８６の経路は、円弧、ｓｉｎｅ特殊関数等の曲線の経路を有していても良い。第１の光導波路８４及び第２の光導波路８６はそれぞれ、マルチモード光導波路８２と一体にＳｉ基板（図示せず）の上に積層式に形成されたコア８２ａとクラッド８２ｂとを有している。また、コア８２ａ及びクラッド８２ｂは、ポリマーで形成されることが好ましい。【００４１】
光フィルタ９０は、誘電体多層膜で形成されていることが好ましい。本実施形態では、光フィルタ９０は、波長１．３１μｍ帯の光を透過し且つ波長１．４９μｍ帯の光を反射するＳＰＦ（Short wavelength Pass Filter）又はＢＢＦ（Band Blocking Filter）である。第１の光導波路８４及び第２の光導波路８６と光結合器８２との接合位置１０２から光フィルタ９０の等価的な反射中心面１０４までの距離Ｌ４１は、長い方の光の波長（１．４９μｍ）の結合長の１／２であることが好ましい。ここで、結合長とは方向性光結合器において、第１の光導波路から入射した光パワーのすべてが第２の光導波路へ結合する長さのことであり、近接部分（通常は直線光導波路）のみの長さではなく曲線光導波路部分の結合も加味して決定されるべきものであるが、説明をわかりやすくするため図では直線部分の長さとして記載してある。光フィルタ９０の反射中心面１０４は、軸線９２に対して９０±５度の範囲内にあることが好ましい。
ミラー８８は、誘電体多層膜で形成されていることが好ましいが、短い方の波長（１．３１μｍ）の光を反射できれば、その材料は任意であり、光フィルタを使用しても良い。
接合位置１０２からミラー８８の等価的な反射中心面１０６までの距離Ｌ４２は、短い方の光の波長（１．３１μｍ）の結合長の１／２であることが好ましい。ミラー８８の反射中心面１０６は、軸線に対して９０±５度の範囲内にあることが好ましい。
光フィルタ９０及びミラー８８はそれぞれ、光結合器８２に設けられた、光フィルタ設置手段である溝１０８、端部又は段部１１０等に取付けられることが好ましい。【００４２】
次に、本発明による光反射器の第４の実施形態である方向性光結合器型光反射器の動作を説明する。
波長１．４９μｍの光が第１の光導波路８４から光結合器８２に入射されると、光は、光フィルタ９０で反射して戻り、第２の光導波路８６に伝搬される。また、波長１．３１μｍの光が第１の光導波路８４から光結合器８２に入射されると、光は、光フィルタ９０を透過し、ミラー８８で反射して戻り、再び光フィルタ９０を透過して、第２の光導波路８６に伝搬される。その結果、第１の光導波路８４と第２の光導波路８６の間で２つの波長の光が伝搬される。
詳細には、第１の光導波路８４から入射された波長１．４９μｍの光及び波長１．３１μｍの光は、結合器８２内で干渉し、波長に応じた結合長にわたって第１の結合路９４から第２の結合路９６に乗り移る。接合位置１０２から光フィルタ９０の反射中心面１０４までの距離Ｌ４１が、長い方の波長（１．４９μｍ）の光の結合長の１／２であれば、第１の光導波路８４から第１の光結合路９４に伝搬した長い方の波長（１．４９μｍ）の光は、その光が光フィルタ９０で反射して接合位置１０２まで戻ってきたときに、第２の光結合路９６に完全に乗り移り、第２の光導波路８６に入射される。また、接合位置１０２からミラー８８の反射中心面１０６までの距離Ｌ４２が、短い方の波長（１．３１μｍ）の光の結合長の１／２であれば、第１の光導波路８４から第１の光結合路９４に伝搬した短い方の波長（１．３１μｍ）の光は、その光がミラー８８で反射して接合位置１０２まで戻ってきたときに、第２の光結合路９６に完全に乗り移り、第２の光導波路８６に入射される。
このように、波長１．４９μｍの光に対応する長さＬ４１及び波長１．３１μｍの光に対応する長さＬ４２を独立に決定することができる。従って、両方の波長の光の第２の光導波路８６への挿入損失を独立に決定することが可能であり、光波長多重通信の性能を向上させることができる。【００４３】
なお、距離Ｌ４１、Ｌ４２を変化させることにより、両方の波長の光の第１の光導波路８４への反射減衰量を独立に決定することも可能になる。このようにすることによっても、光波長多重通信の性能を向上させることができる。
また、上記は光導波路型方向性光結合器について説明したが、２本の光ファイバーを融着延伸して方向性光結合器を形成する光ファイバー融着型光ファイバーの光結合部にミラー及び光フィルタを挿入することによっても同様の動作を実現することができる。【００４４】
〔光反射器の第５の実施形態〕
次に、本発明による光反射器の第５の実施形態を説明する。図５は、本発明による光反射器の第５の実施形態であるＭＭＩ（Multi Mode Interference）型光反射器の概略平面図である。本実施形態では、２つの波長の光を伝搬させた第１〜第４の実施形態と異なり、３つの波長の光を伝搬させる。３つの波長をそれぞれ、例示として、波長１．５５μｍ、波長１．４９μｍ、波長１．３１μｍとして、本実施形態を説明する。
また、本実施形態の構成は、概略的には、第２の実施形態であるＭＭＩ型光反射器４０の光フィルタ５０とミラー４８との間に追加の光フィルタ１２６（図５参照）を設けたこと、及び、３つの波長の光を取り扱うことに伴う変更以外、第２の実施形態であるＭＭＩ型光反射器４０と同様の構成を有している。従って、以下の説明において、第２の実施形態と共通する構成要素には、同様の符号を付し、その説明を省略する。【００４５】
図５に示すように、ＭＭＩ型光反射器１２０は、光伝搬領域であるマルチモード光導波路４２と、マルチモード光導波路４２の一方の側に接続された第１の光入出力手段である第１の光ファイバー４４及び第２の光入出力手段である第２の光ファイバー４６と、マルチモード光導波路４２の他方の側に設けられたミラー１２２と、第１の光ファイバー４４及び第２の光ファイバー４６とミラー１２２との間のマルチモード光導波路４２に設けられた１段目の光フィルタ１２４及び２段目の光フィルタ１２６とを有している。
マルチモード光導波路４２の平面形状は、ほぼ矩形である。また、マルチモード光導波路４２は、矩形の一辺と平行に光の伝搬方向に延びる軸線５２を有している。マルチモード光導波路４２は、第１の光ファイバー４４及び第２の光ファイバー４６と１段目の光フィルタ１２４との間に配置された第１の光導波路部１２８と、１段目の光フィルタ１２４と２段目の光フィルタ１２６の間に配置された第２の光導波路部１３０と、２段目の光フィルタ１２６とミラー１２２との間に配置された第３の光導波路部１３２とを含んでいる。マルチモード光導波路４２は、Ｓｉ基板（図示せず）の上に積層式に形成されたコア４２ａ及びクラッド４２ｂを有し、コア４２ａ及びクラッド４２ｂは、ポリマーで形成されることが好ましい。【００４６】
１段目の光フィルタ１２４及び２段目の光フィルタ１２６は、誘電体多層膜で形成されることが好ましい。本実施形態では、１段目の光フィルタ１２４は、波長１．３１μｍ帯及び波長１．４９μｍ帯の光を透過し且つ波長１．５５μｍ帯の光を反射するＳＰＦ（Short wavelength Pass Filter）又はＢＢＦ（Band Blocking Filter）である。また、２段目の光フィルタ１２６は、波長１．３１μｍ帯の光を透過し且つ波長１．４９μｍ帯の光を反射するＳＰＦ又はＢＢＦである。すなわち、２段目の光フィルタ１２６は、それよりも第１の光ファイバー４４及び第２の光ファイバー４６の側にある光フィルタをすべて透過する波長１．４９μｍの光を反射する。第１の光ファイバー４４及び第２の光ファイバー４６とマルチモード光導波路４２との接合位置５８から１段目の光フィルタの等価的な反射中心面１３４までの距離Ｌ５１は、最も長い光の波長（１．５５μｍ）の干渉長の１／２であることが好ましい。また、接合位置５８から２段目の光フィルタの等価的な反射中心面１３６までの距離Ｌ５２は、中間の長さの光の波長（１．４９μｍ）の干渉長の１／２であることが好ましい。１段目の光フィルタ１２４及び２段目の光フィルタ１２６の反射中心面１３４、１３６は、軸線５２に対して９０±５度の範囲内にあることが好ましい。
ミラー１２２は、誘電体多層膜で形成されていることが好ましいが、最も短い波長（１．３１μｍ）の光を反射できれば、その材料は任意であり、光フィルタを使用しても良い。接合位置５８からミラー１２２の等価的な反射中心面１３８までの距離Ｌ５３は、最も短い光の波長（１．３１μｍ）の干渉長の１／２であることが好ましい。ミラー１２２の反射中心面１３８は、軸線５２に対して９０±５度の範囲内にあることが好ましい。
光フィルタ１２４，１２６及びミラー１２２はそれぞれ、マルチモード光導波路４２に設けられた、光フィルタ設置手段である溝１４０、１４２、端部又は段部１４４等に取付けられることが好ましい。【００４７】
次に、本発明による光反射器の第５の実施形態であるＭＭＩ型光反射器の動作を説明する。
波長１．５５μｍの光が第１の光ファイバー４４からマルチモード光導波路４２に入射されると、光は、１段目の光フィルタ１２４で反射して戻り、第２の光ファイバー４６に伝搬される。また、波長１．４９μｍの光が第１の光ファイバー４４からマルチモード光導波路４２に入射されると、光は、１段目の光フィルタ１２４を透過し、２段目の光フィルタ１２６で反射して戻り、再び１段目の光フィルタ１２４を透過して、第２の光ファイバー４６に伝搬される。また、波長１．３１μｍの光が第１の光ファイバー４４からマルチモード光導波路４２に入射されると、光は、１段目の光フィルタ１２４及び２段目の光フィルタ１２６を透過し、ミラー１２２で反射して戻り、再び２段目の光フィルタ１２６及び１段目の光フィルタ１２４を透過して、第２の光ファイバー４６に伝搬される。その結果、第１の光ファイバー４４と第２の光ファイバー４６の間で３つの波長の光が伝搬される。動作の詳細は、第２の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。【００４８】
上述したＭＭＩ型光反射器１２０では、波長１．５５μｍの光に対応する長さＬ５１及び波長１．４９μｍの光に対応する長さＬ５２及び波長１．３１μｍの光に対応する長さＬ５３をそれぞれ独立に決定することができる。従って、各波長の光における挿入損失が最小になるように、第１〜第３の光導波路部１２８、１３０，１３２のコアの形状（幅及び長さ）をそれぞれ決定することも可能である。それにより、光波長多重通信の性能を向上させることができる。【００４９】
上記、第１から第５の実施形態では、２つもしくは３つの波長の光の全てが、第１の光ファイバー４２から入射し第２の光ファイバー４６へ出射するものとしてそれらの動作を説明したが、各波長の光のいずれかが第２の光ファイバー４６から入射し第１の光ファイバー４２へ出射するように動作させることもできる。
また、上述した本願発明による光反射器の第１〜第５の実施形態を、互いに並べておかれた２本の光ファイバーの一方によって送られてきた信号を他方の光ファイバーに伝搬させるための接続装置として使用することができる。従来、かかる２本の光ファイバーに接続するために接続用光ファイバーを使用していた。しかしながら、光ファイバーの構造上、接続用光ファイバーの曲率半径を小さくすることができないので、接続用光ファイバーのための大きなスペースを必要としていた。これに対し、本願発明による光反射器によれば、省スペースで上記の光ファイバーを接続することが可能である。
また、使用する各光フィルタ及びミラーの替わりに所望の波長を主として反射させるＢＢＦ（Band Blocking Filter）とし、所望の波長のＢＢＦのみ反射率を１００％未満となるように一部の光を透過させるように構成し、ミラーの替わりに配置したＢＢＦの後段に出力用の光ファイバーもしくは、受光素子を配置することで、第１の光入出力手段１４、４４、８４と第２の光入出力手段１６、４６、８６間を通る光のうち選択した波長の光の強度のみを検出する光パワーモニターを構成することもできる。【００５０】
〔光合分波器の第１の実施形態〕
次に、本発明による光合分波器の第１の実施形態を説明する。図６は、本発明による光合分波器の第１の実施形態であるロッドレンズ型光合分波器の概略図である。本実施形態では、例示として、波長１．５５μｍの光と、波長１．４９μｍの光と、波長１．３１μｍの光を伝搬させる場合を説明する。
本発明による光合分波器の第１の実施形態は、本発明による光反射器の第１の実施形態であるロッドレンズ型光反射器１０のミラー１８を２段目の光フィルタ２０６（図６参照）に変更し、ロッドレンズ１２を２段目の光フィルタ２０６を越えて延長し、延長したロッドレンズ１２に第３の光入出力手段２０２（図６参照）を追加したこと以外、本発明による光反射器の第１の実施形態であるロッドレンズ型光反射器１０と同様の構成を有している。従って、同様の構成要素に同じ符号を付し、その説明を省略する。【００５１】
図６に示すように、ロッドレンズ型光合分波器２００は、光伝搬領域であるロッドレンズ１２と、ロッドレンズ１２の一方の側に接続された第１の光入出力手段である第１の光ファイバー１４及び第２の光入出力手段である第２の光ファイバー１６と、ロッドレンズ１２の他方の側に接続された第３の光入出力手段である第３の光ファイバー２０２と、第１の光ファイバー１４及び第２の光ファイバー１６と第３の光ファイバー２０２との間のロッドレンズ１２に設けられた１段目の光フィルタ２０及び２段目の光フィルタ２０６とを有している。
ロッドレンズ１２は、第１の光ファイバー１４及び第２の光ファイバー１６と１段目の光フィルタ２０との間に配置された第１のロッドレンズ２４と、１段目の光フィルタ２０と２段目の光フィルタ２０６との間に配置された第２のロッドレンズ２６と、２段目の光フィルタ２０６と第３の光ファイバー２０２との間に配置された第３のロッドレンズ２１を含んでいる。第１の光ファイバー１４及び第２の光ファイバー１６と第１のロッドレンズ２４と接合位置２８から、第３のロッドレンズ２１０と第３の光ファイバー２０２との１２の接合位置３３までの長さＬ１３がピッチの１／２であれば、第１の光ファイバー１４からロッドレンズ１２の一端２８に入射される光ビームは、ロッドレンズ１２の他端３４で集光され第３の光ファイバー２０２に好適に出射される。【００５２】
１段目の光フィルタ２０及び２段目の光フィルタ２０６は、誘電体多層膜で形成されていることが好ましい。本実施形態では、１段目の光フィルタ２０は、波長１．５５μｍ帯の光及び波長１．４９μｍ帯の光を透過し且つ波長１．３１μｍ帯の光を反射するＬＰＦ（Long wavelength Pass Filter）である。２段目の光フィルタ２０６は、波長１．５５μｍ帯の光を透過し且つ波長１．４９μｍ帯の光を反射するＬＰＦである。【００５３】
次に、本発明による光合分波器の第１の実施形態であるロッドレンズ型光合分波器の動作を説明する。
本発明による光合分波器の第１の実施形態であるロッドレンズ型光合分波器２００の動作は、波長１．５５μｍの光が第１の光ファイバー１４からロッドレンズ１２に入射され、１段目の光フィルタ２０及び２段目の光フィルタ２０６を透過して第３の光ファイバー２０２に伝搬されること、及び、波長１．４９μｍの光が、ミラー１８でなく第２の光フィルタ２０６で反射されること以外、上述した光反射器の第１の実施形態であるロッドレンズ型光反射器１０の動作と同様である。従って、その説明を省略する。結果的には、第１の光ファイバー１４又は第２の光ファイバー１６と第３の光ファイバー２０２との間で１つの波長の伝搬が追加される。【００５４】
上述したロッドレンズ型光合分波器２００では、波長１．５５μｍの光に対応する長さＬ１３及び波長１．４９μｍの光に対応する長さＬ１２及び波長１．３１μｍの光に対応する長さＬ１１をそれぞれ独立に決定することができる。従って、各波長の光における挿入損失が最小となるように、第１〜第３のロッドレンズ２４，２６，２１０の形状（径及び長さ）をそれぞれ決定することも可能である。それにより、光波長多重通信の性能を向上させることができる。【００５５】
第１の光ファイバー１４から波長１．５５μｍ及び波長１．４９μｍの光が入射し、第２の光ファイバー１６から波長１．３１μｍの光が入射すると、第１の光ファイバー１４から波長１．３１μｍの光が、第２の光ファイバー１６から波長１．４９μｍの光が、そして、第３の光ファイバー２０２から波長１．５５μｍの光が出射する様に１．３１μｍ及び１．４９μｍの光信号が双方向伝送されており、１．５５μｍの光信号がさらに波長多重されて伝送されているシステムにおいて分波器として用いることができる。また、これと逆の経路で各波長の光を伝搬させると上記システムの合波器として用いることができる。後者の合波器を加入者収容局に、前者の分波器を家庭側に設置することで、３波多重のＦＴＴＨ（Fiber To The Home）を好適に実現することができる。これらの３波長は、ＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union − Telecommunication standardization sector）の標準として、１．３１μｍの光を上りのデータ信号、１．４９μｍの光を下りのデータ信号、１．５５μｍの光を下りの映像信号に割り当てることとされており、この国際標準に適合するシステムを構築することができる。【００５６】
〔光合分波器の第２の実施形態〕
次に、本発明による光合分波器の第２の実施形態を説明する。図７は、本発明による光合分波器の第２の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器の概略図である。本実施形態では、例示として、波長１．５５μｍの光と、波長１．４９μｍの光と、波長１．３１μｍの光を伝搬させる場合を説明する。
本発明による光合分波器の第２の実施形態は、本発明による光反射器の第２の実施形態であるＭＭＩ型光反射器４０のミラー４８を２段目の光フィルタに変更し、光伝搬領域を２段目の光フィルタを越えて延長し、延長した光伝搬領域に第３の光入出力手段を追加したこと以外、本発明による光反射器の第２の実施形態であるＭＭＩ型反射器と同様の構成を有している。従って、同様の構成要素に同じ符号を付し、その説明を省略する。【００５７】
図７に示すように、ＭＭＩ型光合分波器２２０は、光伝搬領域であるマルチモード光導波路４２と、マルチモード光導波路４２の一方の側に接続された第１の光入出力手段である第１のシングルモード光導波路４３、第１の光ファイバー４４、及び第２の光入出力手段である第２のシングルモード光導波路４５、第２の光ファイバー４６と、マルチモード光導波路４２の他方の側に接続された第３の光入出力手段である第３のシングルモード光導波路２２１、第３の光ファイバー２２２と、第１のシングルモード光導波路４３及び第２のシングルモード光導波路４５と第３のシングルモード光導波路２２１との間のマルチモード光導波路４２に設けられた１段目の光フィルタ２２４及び２段目の光フィルタ２２６とを有している。
マルチモード光導波路４２は、第１のシングルモード光導波路４３及び第２のシングルモード光導波路４５と１段目の光フィルタ２２４との間に配置された第１のマルチモード光導波路部５４と、１段目の光フィルタ２２４と２段目の光フィルタ２２６との間に配置された第２のマルチモード光導波路部５６と、２段目の光フィルタ２２６と第３のシングルモード光導波路２２１との間に配置された第３のマルチモード光導波路部２３０を含んでいる。
第１のシングルモード光導波路４３及び第２のシングルモード光導波路４５とマルチモード光導波路４２との接合位置５８から第３のシングルモード光導波路２２１とマルチモード光導波路４２との接合位置６３までの距離Ｌ２３は、透過する光の波長（１．５５μｍ）の干渉周期の１／２であることが好ましい。【００５８】
第３のシングルモード光導波路２２１は、マルチモード光導波路４２と共にＳｉ基板（図示せず）の上に積層式に形成されたコア２２１ａとクラッド２２１ｂとを有し、コア２２１ａ及びクラッド２２１ｂは、ポリマーで形成されることが好ましい。
また、第３の光ファイバー２２２は、コア２２２ａ及びクラッド２２２ｂを有している。第３の光ファイバー２２２は、軸線５２に対してほぼ平行に（±５度の範囲内に）配置され、第３のシングルモード光導波路２２１に接着剤等により固定されている。
第３のシングルモード光導波路２２１を省略して、マルチモード光導波路２３０と第３の光ファイバ２２２を直接接続した構成とすることもできる。ここで言う接続とは、光学的に好適な結合が確保されておればよく、間に接着剤、屈折率調整剤、充填剤、反射防止膜等の他の物質が介在していてもよい。また、空間結合も可能である。【００５９】
１段目の光フィルタ２２４及び２段目の光フィルタ２２６は、誘電体多層膜で形成されていることが好ましい。本実施形態では、１段目の光フィルタ２２４は、波長１．５５μｍ帯の光及び波長１．３１μｍ帯の光を透過し且つ波長１．４９μｍ帯の光を反射するＢＢＦ（Band Blocking Filter）である。２段目の光フィルタ２２６は、波長１．５５μｍ帯の光を透過し且つ波長１．３１μｍ帯の光を反射するＬＰＦである。２段目のフィルタ２２６は、１段目のフィルタ２２４と同様、溝部６６に取付けられることが好ましい。【００６０】
次に、本発明による光合分波器の第２の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器の動作を説明する。
本発明によるＭＭＩ型光合分波器の第２の実施形態であるＭＭＩ光合分波器の動作は、概略的には、波長１．５５μｍの光が第１の光ファイバー４４から第１のシングルモード光導波路４３を介してマルチモード光導波路４２に入射され、１段目のフィルタ２２４及び２段目のフィルタ２２６を透過して第３のシングルモード光導波路２２１を介して第３の光ファイバー２２２に伝搬されること、ミラー４８及び光フィルタ５０（図２参照）がそれぞれ、２段目の光フィルタ２２６及び１段目の光フィルタ２２４に変更されていること以外、本発明による光反射器の第２の実施形態であるＭＭＩ型光反射器４０の動作と同様である。従って、その説明を省略する。結果的には、第１の光ファイバー４４又は第２の光ファイバー４６と第３の光ファイバー２２２との間で１つの波長の光の伝搬が追加される。
従って、ＭＭＩ光合分波器２２０を、第１の実施形態の光合分波器２００と同様に動作させ、同様の用途に適用することができる。【００６１】
上述したＭＭＩ光合分波器２２０では、波長１．５５μｍの光に対応する長さＬ２３及び波長１．４９μｍの光に対応する長さＬ２１及び波長１．３１μｍの光に対応する長さＬ２２をそれぞれ独立に決定することができる。従って、各々の波長の光において挿入損失が最小となるように、第１〜第３のマルチモード光導波路部５４，５６，２３０のコアの形状（幅及び長さ）をそれぞれ決定することも可能である。それにより、光波長多重通信の性能を向上させることができる。【００６２】
〔光合分波器の第３の実施形態〕
次に、本発明による光合分波器の第３の実施形態を説明する。図８は、本発明による光合分波器の第３の実施形態であるＭＭＩ（Multi Mode Interference）型光反射器の概略平面図である。本実施形態のＭＭＩ型光合分波器２４０は、上述した第２の実施形態のＭＭＩ型光合分波器２２０の１段目の光フィルタ２２４、２段目の光フィルタ２２６及び第２の光導波路部５６を光フィルタユニット２４２として一体に形成し、上述した第２の実施形態の溝６４、及び端部又は段部６６等の代わりに、光フィルタユニット２４２を受入れる、光フィルタ設置手段である溝２４４等を設けたこと以外、第２の実施形態のＭＭＩ型光合分波器２２０と同様の構成を有している。従って、第２の実施形態のＭＭＩ型光合分波器２２０と共通する構成要素には、同じ符号を付し、その説明を省略する。
また、本発明による光合分波器の第３の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器２４０の動作は、上述した第２の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器２２０の動作と同様であるので、その説明を省略する。
従って、ＭＭＩ光合分波器２４０を、第１の実施形態の光合分波器２００と同様に動作させ、同様の用途に適用することができる。【００６３】
上述したＭＭＩ光合分波器２２０では、波長１．５５μｍの光に対応する長さＬ２３及び波長１．４９μｍの光に対応する長さＬ２１及び波長１．３１μｍの光に対応する長さＬ２２をそれぞれ独立に決定することができる。従って、各々の波長の光において挿入損失が最小となるように、第１〜第３のマルチモード光導波路部５４，５６，２３０のコアの形状（幅及び長さ）をそれぞれ決定することも可能である。それにより、光波長多重通信の性能を向上させることができる。【００６４】
〔光合分波器の第４の実施形態〕
次に、本発明による光合分波器の第４の実施形態を説明する。図９は、本発明による光合分波器の第４の実施形態である方向性光結合器型光合分波器の概略図である。本実施形態では、例示として、波長１．５５μｍの光と、波長１．４９μｍの光と、波長１．３１μｍの光を伝搬させる場合を説明する。
本発明による光合分波器の第４の実施形態は、本発明による光反射器の第４の実施形態である方向性光結合器型光反射器８０のミラー８８（図４参照）を２段目の光フィルタ２６８（図９参照）に変更し、光結合器８２を２段目の光フィルタ２６８を越えて延長し、延長した光結合器８２に第３の光導波路２６２及び第４の光導波路２６４を追加したこと以外、上記方向性光結合器型反射器８０と同様の構成を有している。従って、同様の構成要素に同じ符号を付し、その説明を省略する。【００６５】
図９に示すように、方向性光結合器型光合分波器２６０は、光伝搬領域である方向性光結合器８２と、光結合器８２の一方の側に接続された第１の光入出力手段である第１の光導波路８４及び第２の光入出力手段である第２の光導波路８６と、光結合器８２の他方の側に接続された第３の光入出力手段である第３の光導波路２６２及び第４の光導波路２６４と、第１の光導波路８４及び第２の光導波路８６と第３の光導波路２６２及び第４の光導波路２６４との間の光結合器８２に設けられた１段目の光フィルタ２６６及び２段目の光フィルタ２６８とを有している。第１の光結合路９４は、第１の光導波路８４と第４の光導波路２６４と接続され、第２の光結合路９６は、第２の光導波路８６と第３の光導波路２６２に接続されている。
光結合器８２は、第１の光導波路８４及び第２の光導波路８６と１段目の光フィルタ２６６との間に配置された第１の光結合器部９８と、１段目の光フィルタ２６６と２段目の光フィルタ２６８との間に配置された第２の光結合器部１００と、２段目の光フィルタ２６８と第３の光導波路２６２との間に配置された第３の光結合器部２７０を含んでいる。
第１の光導波路８４及び第２の光導波路８６と光結合器８２との接合位置１０２から第３の光導波路２６２及び第４の光導波路２６４と光結合器８２との接合位置１０７までの距離Ｌ４３は、２段の光フィルタを透過する光の波長（１．５５μｍ）の結合長であることが好ましい。
第３の光導波路２６２及び第４の光導波路２６４はそれぞれ、マルチモード光導波路８２と一体にＳｉ基板（図示せず）の上に積層式に形成されたコア８２ａとクラッド８２ｂとを有している。【００６６】
１段目の光フィルタ２６６及び２段目の光フィルタ２６８は、誘電体多層膜で形成されていることが好ましい。本実施形態では、１段目の光フィルタ２６６は、波長１．５５μｍ帯の光及び波長１．３１μｍ帯の光を透過し且つ波長１．４９μｍ帯の光を反射するＢＢＦ（Band Blocking Filter）である。２段目の光フィルタ２６８は、波長１．５５μｍ帯の光を透過し且つ波長１．３１μｍ帯の光を反射するＬＰＦである。【００６７】
次に、本発明による光合分波器の第４の実施形態である方向性光結合器型光合分波器の動作を説明する。
本発明による方向性光結合器型光合分波器２６０の動作は、波長１．５５μｍの光が第１の光導波路８４から光結合器８２に入射され、１段目の光フィルタ２６６及び２段目の光フィルタ２６８を透過して第３の光導波路２６２に伝搬されること、ミラー８８及び光フィルタ９０の代わりにそれぞれ２段目の光フィルタ２６８及び１段目の光フィルタ２６６を使用すること以外、本発明による光反射器の第４の実施形態８０の動作と同様である。従って、その説明を省略する。結果的には、第１の光導波路８４又は第２の光導波路８６と第３の光導波路２６２との間で１つ波長の伝搬が追加される。
従って、方向性光結合器型光合分波器２６０を、第１の実施形態の光合分波器２００と同様に動作させ、同様の用途に適用することができる。【００６８】
上述した方向性光結合器型光合分波器２６０では、波長１．５５μｍの光に対応する長さＬ４３及び波長１．４９μｍの光に対応する長さＬ４１及び波長１．３１μｍの光に対応する長さＬ４２をそれぞれ独立に決定することができる。従って、各々の波長の光において挿入損失が最小となるように、第１〜第３の光結合器部９８，１００，２７０の形状（幅及び長さ等）をそれぞれ決定することも可能である。それにより、光波長多重通信の性能を向上させることができる。
また、上記は光導波路型方向性光結合器について説明したが、２本の光ファイバを融着延伸して方向性光結合器を形成する光ファイバ融着型光ファイバーの光結合部に２段の光フィルタを挿入することによっても同様の動作を実現することができる。【００６９】
〔光合分波器の第５の実施形態〕
次に、本発明による光合分波器の第５の実施形態を説明する。図１０は、本発明による光合分波器の第５の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器の概略図である。本実施形態では、例示として、波長１．６５μｍの光と、波長１．５５μｍの光と、波長１．４９μｍの光と、波長１．３１μｍの光を伝搬させる場合を説明する。
本発明による光合分波器の第５の実施形態は、本発明による光反射器の第５の実施形態であるＭＭＩ型光反射器１２０のミラー１２２を３段目の光フィルタ２８８（図１０参照）に変更し、光伝搬領域を３段目の光フィルタ２８８を越えて延長し、延長した光伝搬領域に第３の光入出力手段を追加したこと以外、本発明による光反射器の第５の実施形態であるＭＭＩ型反射器と同様の構成を有している。従って、同様の構成要素に同じ符号を付し、その説明を省略する。【００７０】
図１０に示すように、ＭＭＩ型光合分波器２８０は、光伝搬領域であるマルチモード光導波路４２と、マルチモード光導波路４２の一方の側に接続された第１のシングルモード光導波路４３、第１の光入出力手段である第１の光ファイバー４４、及び第２の光入出力手段である第２のシングルモード光導波路４５、第２の光ファイバー４６と、マルチモード光導波路４２の他方の側に接続された第３の光入出力手段である第３のシングルモード光導波路２８１、第３の光ファイバー２８２と、第１のシングルモード光導波路４３及び第２のシングルモード光導波路４５と第３のシングルモード光導波路２８１との間のマルチモード光導波路４２に設けられた１段目の光フィルタ２８４、２段目の光フィルタ２８６、及び３段目の光フィルタ２８８とを有している。
マルチモード光導波路４２は、第１のシングルモード光導波路４３及び第２のシングルモード光導波路４５と１段目の光フィルタ２８４との間に配置された第１のマルチモード光導波路部１２８と、１段目の光フィルタ２８４と２段目の光フィルタ２８６との間に配置された第２のマルチモード光導波路部１３０と、２段目の光フィルタ１３０と３段目の光フィルタ１３２との間に配置された第３のマルチモード光導波路部１３２と、３段目の光フィルタ２８８と第３のシングルモード光導波路２８１との間に配置された第４のマルチモード光導波路部２９０を含んでいる。
第１のシングルモード光導波路４３及び第２のシングルモード光導波路４５とマルチモード光導波路４２との接合位置５８から第３のシングルモード光導波路２８１とマルチモード光導波路４２との接合位置１３９までの距離Ｌ５４は、透過する光の波長（１．６５μｍ）の干渉周期の１／２であることが好ましい。【００７１】
第３のシングルモード光導波路２８１は、マルチモード光導波路４２と共にＳｉ基板（図示せず）の上に積層式に形成されたコア２８１ａとクラッド２８１ｂとを有し、コア２８１ａ及びクラッド２８１ｂは、ポリマーで形成されることが好ましい。
また、第３の光ファイバー２８２は、コア２８２ａ及びクラッド２８２ｂを有している。第３の光ファイバー２８２は、軸線５２に対してほぼ平行に（±５度の範囲内に）配置され、第３のシングルモード光導波路２８１に接着剤等により固定されている。
第３のシングルモード光導波路２８１を省略して、第４の光導波路部２９０と第３の光ファイバ２８２を直接接続した構成とすることもできる。ここで言う接続とは、光学的に好適な結合が確保されておればよく、間に接着剤、屈折率調整剤、充填剤、反射防止膜等の他の物質が介在していてもよい。また、空間結合も可能である。【００７２】
１段目の光フィルタ２８４、２段目の光フィルタ２８６及び３段目の光フィルタ２８８は、誘電体多層膜で形成されていることが好ましい。本実施形態では、１段目の光フィルタ２８４は、波長１．６５μｍ帯の光、波長１．４９μｍ帯の光及び波長１．３１μｍ帯の光を透過し且つ波長１．５５μｍ帯の光を反射するＢＢＦ（Band Block Filter）である。２段目の光フィルタ２８６は、波長１．６５μｍ帯の光、波長１．３１μｍ帯の光を透過し且つ波長１．４９μｍ帯の光を反射するＢＢＦである。３段目の光フィルタ２８８は、波長１．６５μｍ帯の光を透過し且つ波長１．３１μｍ帯の光を反射するＬＰＦである。第３の光フィルタ２８８は、溝１４４等に設置されていることが好ましい。【００７３】
次に、本発明による光合分波器の第５の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器の動作を説明する。
本発明によるＭＭＩ型光合分波器２８０の動作は、概略的には、波長１．６５μｍの光が第１の光ファイバー４４から第１のシングルモード光導波路４３を介してマルチモード光導波路４２に入射され、１段目の光フィルタ２８４、２段目の光フィルタ２８６及び３段目の光フィルタ２８８を透過して第３のシングルモード光導波路２８１を介して第３の光ファイバー２８２に伝搬されること、ミラー１２２及び光フィルタ１２４，１２６（図５参照）の代わりに光フィルタ２８４、２８６，２８８が使用されること以外、本発明による光反射器の第５の実施形態１２０の動作と同様である。従って、その説明を省略する。結果的には、第１の光ファイバー４４又は第２の光ファイバー４６と第３の光ファイバー２８２との間で１つの波長の伝搬が追加される。【００７４】
上述したＭＭＩ型光合分波器２８０では、波長１．６５μｍの光に対応する長さＬ５４及び波長１．５５μｍの光に対応する長さＬ５１及び波長１．４９μｍの光に対応する長さＬ５２及び波長１．３１μｍの光に対応する長さＬ５３をそれぞれ独立に決定することができる。従って、各々の波長の光において挿入損失が最小となるように、第１〜第４のマルチモード光導波路部１２８，１３０，１３２，２９０のコアの形状（幅及び長さ）をそれぞれ決定することも可能である。それにより、光波長多重通信の性能を向上させることができる。【００７５】
〔光合分波器の第６の実施形態〕
次に、本発明による光合分波器の第６の実施形態を説明する。図１１は、本発明による光合分波器の第６の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器の概略図である。第６の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器３００は、上述した第２の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器２２０とほぼ同じ構成をしており、両者の相違点は、第１の光結合器部９８がその他の光結合器部に対して光の伝搬方向と垂直の方向にオフセットされていることだけである。具体的には、第１のマルチモード光導波路部５４の軸線５４ａがその他のマルチモード光導波路部即ち第２及び第３のマルチモード光導波路部５６、２３０の軸線５２に対して第１のシングルモード光導波路４３側に距離Ｄ０だけ横方向にオフセットされている。従って、同様の構成要素に同じ符号を付し、その説明を省略する。
図１１において、第１〜第３のマルチモード光導波路部５４、５６、２３０の幅をそれぞれＷ１、Ｗ２、Ｗ３で指示し、マルチモード光導波路部４２との接合位置における第１〜第３のシングルモード光導波路４３、４５、２２１それぞれの軸線と第２及び第３のマルチモード光導波路部５６、２３０の軸線５２との間の幅方向距離をそれぞれＤ１、Ｄ２、Ｄ３で指示し、マルチモード光導波路部４２との接合位置における第１〜第３のシングルモード光導波路４３、４５、２２１の幅をそれぞれＷＳ１、ＷＳ２、ＷＳ３で指示した。
また、第６の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器３００の動作は、第２の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器２２０と同様であるので、その説明を省略する。【００７６】
〔光合分波器の第７の実施形態〕
次に、本発明による光合分波器の第７の実施形態を説明する。図１２は、本発明による光合分波器の第７の実施形態である方向性光結合器型光合分波器の概略図である。第７の実施形態である方向性光結合器型光合分波器３１０は、上述した第４の実施形態である方向性光結合器型光合分波器２６０とほぼ同じ構成をしており、両者の相違点は、第１の光結合器部９８がその他の光結合器部に対して光の伝搬方向と垂直の方向にオフセットされていることだけである。具体的には、第１の光結合器部９８の軸線９８ａがその他の光結合器部即ち第２及び第３の光結合器部１００、２７０の軸線９２に対して第１の光導波路８４側に横方向にオフセットされている。従って、同様の構成要素に同じ符号を付し、その説明を省略する。
また、第７の実施形態である光結合器型光合分波器３１０の動作は、第４の実施形態である光結合器型光合分波器２６０と同様であるので、その説明を省略する。【００７７】
〔光合分波器の第８の実施形態〕
次に、本発明による光合分波器の第８の実施形態を説明する。図１３は、本発明による光合分波器の第８の実施形態であるロッドレンズ型光合分波器の概略図である。第８の実施形態であるロッドレンズ型光合分波器３２０は、上述した第１の実施形態であるロッドレンズ型光合分波器２００とほぼ同じ構成をしており、両者の相違点は、第１のロッドレンズ２４がその他のロッドレンズに対して光の伝搬方向と垂直の方向にオフセットされていることだけである。具体的には、第１のロッドレンズ２４の軸線２４ａがその他のロッドレンズ即ち第２及び第３のロッドレンズ２６、２１０の軸線２２に対して第１の光ファイバー１４側に横方向にオフセットされている。従って、同様の構成要素に同じ符号を付し、その説明を省略する。
また、第８の実施形態であるロッドレンズ型光合分波器３２０の動作は、第４の実施形態である光結合器型光合分波器２００と同様であるので、その説明を省略する。【００７８】
〔光合分波器の第９の実施形態〕
次に、本発明による光合分波器の第９の実施形態を説明する。図１４は、本発明による光合分波器の第９の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器の概略図である。第９の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器３３０は、上述した第６の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器３００とほぼ同じ構成をしており、両者の相違点は、マルチモード光導波路部４２との接合位置５８における第１及び第３のシングルモード光導波路４３、４５の幅が異なることである。従って、同様の構成要素に同じ符号を付し、その説明を省略する。また、第９の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器３３０の動作は、第６の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器３００と同様であるので、その説明を省略する。
ＭＭＩ型光合分波器３３０の第１のシングルモード光導波路４３の光の進行方向と直交する幅は、光ファイバー４４との接合箇所においてＷＳ１ａであり、マルチモード光導波路部４２に向かって大きくなり、マルチモード光導波路部４２との接合位置５８においてＷＳ１ｂである。なお、光導波路４３は、幅ＷＳ１ｂの幅の大きさに応じて、必ずしも基本モードのみ励起するシングルモードではなくてもよく、複数のモードが励起するマルチモード光導波路であってもよい。【００７９】
上述したＭＭＩ型光合分波器３３０では、マルチモード光導波路４２に光学的に接続される各シングルモード光導波路又はマルチモード光導波路４３、４５、２２１のコアの位置及び幅を変化させることによって、各シングルモード光導波路４３、４５、２２１とマルチモード光導波路４２との間の光の伝搬又は結合効率を向上させることが可能である。【００８０】
〔実験例〕
次に、光導波路過剰損失を測定した実験例を説明する。以下の実験結果において、デシベル値が小さいほど、即ち、デシベル値の絶対値が大きいほど、光導波路過剰損失が大きくなることを意味している。
図７に示す本発明の光合分波器の第２の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器２２０について、光導波路過剰損失を測定した。波長１．４９μｍの光を第１の光ファイバー４４から１段目の光フィルタ２２４で反射させて第２の光ファイバー４６に伝搬させたときの光導波路過剰損失は、−０．２ｄＢであった。また、波長１．３１μｍの光を第２の光ファイバー４６から１段目の光フィルタ２２４を透過させ、２段目の光フィルタ２２６で反射させて第１の光ファイバー４４に伝搬させたときの光導波路過剰損失は、−０．７ｄＢであった。また、波長１．５５μｍの光を第１の光ファイバー４４から１段目の光フィルタ２２４及び２段目の光フィルタ２２６を透過させ、第３の光ファイバー２２２に伝搬させたときの光導波路過剰損失は、−０．５ｄＢであった。
これに対し、２段目の光フィルタ２２６を省略し１段目の光フィルタ２２４だけを残した比較例において、光導波路過剰損失を測定した。比較例において、波長１．４９μｍの光及び波長１．３１μｍの光の両方を１段目の光フィルタで反射させ、波長１．５５μｍの光を１段目の光フィルタに透過させた場合、波長１．４９μｍの光を第１の光ファイバー４４から１段目の光フィルタ２２４で反射させて第２の光ファイバー４６に伝搬させたときの光導波路過剰損失は、−０．５ｄＢであった。また、波長１．３１μｍの光を第２の光ファイバー４６から１段目の光フィルタ２２４で反射させて第１の光ファイバー４４に伝搬させたときの光導波路過剰損失は、−０．８ｄＢであった。また、波長１．５５μｍの光を第１の光ファイバー４４から１段目の光フィルタ２２４を透過させ、第３の光ファイバー２２２に伝搬させたときの光導波路過剰損失は、−０．９ｄＢであった。
上記実験例の結果から分かるように、２段の光フィルタを用いて２つの波長の光を反射させる本願発明による光合分波器では、１段のみの光フィルタを用いて２つの波長の光を反射させる比較例として示した従来の光合分波器よりも、光導波路過剰損失を改善することができた。【００８１】
次に、図１１に示す光合分波器の第６の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器３００の実験例を説明する。使用したＭＭＩ型光合分波器３００における具体的な寸法は、Ｗ１＝１７．２μｍ、Ｗ２＝１７．４μｍ、Ｗ３＝１７．２μｍ、Ｌ２１＝２５７μｍ、Ｌ２２＝３０９μｍ、Ｌ２３＝５７６μｍ（Ｌ２３−Ｌ２２＝２６７μｍ）、Ｄ０＝０．８μｍ、Ｄ１＝５．９μｍ、Ｄ２＝４．２μｍ、Ｄ３＝４．２μｍ、ＷＳ１＝ＷＳ２＝ＷＳ３＝６．６μｍであった。また、１段目の光フィルタ２２４は、１．４８μｍから１．５０μｍの波長の光を反射し、１．２６μｍから１．３６μｍ及び１．５５μｍから１．５６μｍの波長の光を透過するＢＢＦであり、２段目の光フィルタ２２６は、１．２６μｍから１．３６μｍの波長の光を反射し１．５５μｍから１．５６μｍの波長の光を透過するＬＰＦを使用した。また、波長１．３６μｍの光は、上述した説明とは逆に、第２の光入出力手段４５、４６から入射して第１の光入出力手段４３、４４に伝搬させた。【００８２】
このＭＭＩ型光合分波器３００は、次に説明するように作製したものである。
まず、Ｓｉ基板に、光ファイバーを実装するためのＶ字形断面の溝を加工し、基板上面にＳｉＯ2の膜を形成した。次に、クラッド材料としてフッ素化ポリイミドをスピンコーティングすることによって、下部クラッド層を形成した。引き続いて、下部クラッド層の上にコア材料としてクラッド材料に使用したフッ素の重合具合が異なるフッ素化ポリイミドをスピンコーティングすることによって、コア層を形成した。次いで、フォトリソグラフィ、反応性イオンエッチングにより光導波路４２、４３、４５、２２１をパターンニングした。第１及び第２のシングルモード光導波路４３、４５がＳ字型の曲線形状をなし、第３のシングルモード光導波路２２１が直線形状をなすようにパターニングした。次いで、クラッド用のフッ素化ポリイミドをスピンコーティングすることによって、コア層を覆うように上部クラッド層を形成した。コア層とクラッド層との比屈折率差は０．４％であり、コア層の厚さは、６．５μｍであった。次いで、ダイシング加工により１段目及び２段目の光フィルタ２２４、２２６を設置するための２つの溝６４、６６を加工した。２つの溝６４、６６は、互いに平行に且つ軸５２を垂直に横切るように形成した。以上の加工を、１つのＳｉ基板上で複数個の光合分波器３００について同時に行った。
次いで、光合分波器３００を個片形状に切り出した。この段階で、Ｓｉ基板は、光合分波器３００の軸５２方向両側に延長しており、一方の延長部には、第１及び第２の光ファイバ４４、４６を実装するためのＶ字形断面の溝が配置され、他方の延長部には、第３の光ファイバ２２２を実装するためのＶ字形断面の溝が配置されている。これらの溝は、その上に光ファイバーを載せたときに、光ファイバー４４，４６、２２２のコア４４ａ、４６ａ、２２２ａがそれぞれシングルモード光導波路４３、４５、２２１のコア４３ａ、４５ａ、２２１ａと整列するように構成し、パッシブ実装を可能にした。１段目及び２段目の光フィルタ２２４、２２６をそれぞれ２つの溝６４、６６に挿入し、接着剤で固定すると共に、光ファイバー４３、４５、２２１をＶ字形断面の溝にパッシブ実装し、それらを接着剤で固定した。【００８３】
表１は、上記光合分波器３００の光特性評価を行った結果である。表１において、第１の光入出力手段４３、４４をＣポートで表し、第２の光入出力手段４５、４６をＯポートで表し、第３の光入出力手段をＶポートで表している。上述したように、波長１．３１μｍの光は、ＯポートからＣポートに伝搬され、波長１．４９μｍの光は、ＣポートからＯポートに伝搬され、波長１．５５μｍの光は、ＣポートからＶポートに伝搬される。しかしながら、入射された光が１００％そのように伝搬されることはなく（挿入損失）、他のポートに漏洩したり（クロストーク）、入射されたポートに戻ったりする（反射減衰量）。表１において、ポート欄に記載された左のポートから入射された光の強度に対する右のポートに出射された光の強度の設計値及び実測値を、挿入損失、クロストーク及び反射減衰量に区分して、デシベル単位で示した。設計値は、３次元ＢＰＭ（ビーム伝搬法）の計算実験結果と光フィルタのコリメート光での測定値と別途測定した材料起因の伝搬損失０．３〜０．５ｄＢ／ｃｍに光ファイバとシングルモード光導波路との典型的な結合損失とを加味して求めた値である。【００８４】
【表１】
2006051981.tif 000002
【００８５】
挿入損失は、デシベル値が大きいほど、即ち、デシベル値の絶対値が小さいほど好ましく、クロストーク及び反射減衰量は、デシベル値が小さいほど、即ち、デシベル値の絶対値が大きいほど好ましい。表１から分かるように、測定値において、挿入損失の絶対値は１．５ｄＢ以下、クロストークの絶対値は２９ｄＢ以上、反射減衰量の絶対値は３５ｄＢ以上となり、良好な結果が得られた。
上記の結果から、作製したＭＭＩ型光合分波器をアクセス系システムに好適に用いることができることを確認することができた。具体的には、家庭側では、Ｃポートを局側へ、ＯポートをＯＮＵ（Optical Network Unit）側へ、ＶポートをＶ(Video)−ＯＮＵ側へ接続することによって、また、局側では、Ｃポートを家庭側へ、ＯポートをＯＬＴ（Optical Line Terminator）側へ、ＶポートをＶ(Video)−ＯＬＴ側へ接続することによって、作製したＭＭＩ型光合分波器を３波長多重ＷＤＭシステム用の光合分波器として好適に用いることができる。【００８６】
また、Ｏポートから入射されてＣポートに出射される１．３１μｍの波長の光の反射減衰量について、オフセット量Ｄ０を０μｍとした場合と０．８５μｍとした場合とを比較するシミュレーションを行った。このときのＭＭＩ型光合分波器３００の具体的な寸法は、Ｗ１＝１７．２μｍ、Ｗ２＝１７．０μｍ、Ｌ２１＝２５８μｍ、Ｌ２２＝３１６μｍ、Ｄ１＝５．１μｍ、Ｄ２＝４．９μｍ、ＷＳ１＝ＷＳ２＝ＷＳ３＝６．２μｍであった。オフセット量Ｄ０を０μｍとした場合、反射減衰量は−２６ｄＢであったが、オフセット量Ｄ０を０．８５μｍとした場合、反射減衰量は−３６ｄＢとなり、オフセット量Ｄ０を０μｍとした場合と比べて、反射減衰量の絶対値を大きくすることができた。【００８７】
図１４に示す光合分波器の第９の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器３３０の実施例を説明する。使用したＭＭＩ型光合分波器３２０における具体的な寸法は、Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３＝３０μｍ、Ｌ２１＝２４２５μｍ、Ｌ２２＝２６４２．５μｍ、Ｌ２３＝４７５２．５μｍ、Ｄ１＝１０．６μｍ、Ｄ２＝１０．３μｍ、Ｄ３＝１０．３μｍ、ＷＳ１ａ＝６．２μｍ、ＷＳ１ｂ＝１０．６μｍ、ＷＳ２＝６．２μｍ、ＷＳ３＝６．２μｍ、Ｄ０＝０μｍであった。また、１段目の光フィルタ２２４は、１．４８μｍから１．５０μｍの波長の光を反射し、１．２６μｍから１．３６μｍ及び１．５５μｍから１．５６μｍの波長の光を透過するＢＢＦであり、２段目の光フィルタ２２６は、１．２６μｍから１．３６μｍの波長の光を反射し１．５５μｍから１．５６μｍの波長の光を透過するＬＰＦを使用した。１．２６μｍから１．３６μｍの波長の光は、第２の光入出力手段４５、４６から入射して第１の光入出力手段４３、４４に伝搬させ、１．４８μｍから１．５０μｍの波長の光は、第１の光入出力手段４３、４４から入射して第２の光入出力手段４５、４６に伝搬させた。１．５５μｍから１．５６μｍの波長の光は、第１の光入出力手段４３、４４から入射して第３の光入出力手段２２１、２２２に伝搬させた。【００８８】
図１５は、上記寸法のＭＭＩ型光合分波器３３０のリターンロスの波長依存性を示すグラフである。図１５に示すリターンロスは、波長１．２６μｍ〜１．３６μｍの光を第２の光入出力手段４５、４６から入射させて第１の光入出力手段に伝搬させたときに第２の光入出力手段４５、４６へ戻ってくる光の光量の入射光量に対する比である。第１〜第３のマルチモード光導波路５４、５６、２３０の幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３が３０μｍである上記実施例と、幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３が１７μｍであり且つそれに応じて長さＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２３を調整した別の実施例とを比較した。図１５から分かるように、幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を大きくすることによって、波長１．２６μｍ〜１．３６μｍの光のリターンロスを少なくすることができた。またリターンロスの波長依存性も小さくすることができた。
また、幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を大きくすることによって、１段目の光フィルタ２２４と２段目の光フィルタ２２６との間隔を長くとることができるため、光フィルタ２２４、２２６の実装が容易であった。【００８９】
また、マルチモード光導波路４２へ光学的に接続する部分における第１のシングルモード光導波路４３の幅ＷＳ１ｂを１０．６μｍとし第２のシングルモード光導波路４５の幅ＷＳ２を６．２μｍにした上記実施例と、幅ＷＳ１ｂ、ＷＳ２が両方とも６．２μｍである別の実施例とを比較した。上記実施例のように幅ＷＳ１ｂを大きくすることによって、第２の光入出力手段４５、４６から入射して第１の光入出力手段４３、４４に伝搬する１．２６から１．３６μｍの波長の光の過剰損失を少なくすることができた。【００９０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
上記実施形態では、波長１．４９μｍの光及び波長１．３１μｍの光が両方とも第１の光入出力手段から第２の光入出力手段に伝搬される場合について説明したが、両波長の光が両方とも、逆方向に、第２の光入出力手段から第１の光に入手力手段に伝搬されても良いし、両波長の光が第１の光入出力手段と第２の光入出力手段との間を互いに逆方向に伝搬されても良いし、両波長の光の伝搬方向が、時間の経過とともに変化してもよい。【００９１】
また、上述した本願発明の光合分波器の実施形態では、溝等の光フィルタ設置手段に光フィルタを取付けた状態で説明したが、それに限らず、実際に商品として流通している、光合分波器から光フィルタを取外した光システムであっても、光フィルタを取付ければ本願発明の光合分波器となるものも本発明の範囲内にある。
また、上記実施形態では、光フィルタとしてＬＰＦ（Long wavelength Pass Filter）、ＢＢＦ（Band Blocking Filter）を使用したが、用途に応じて、ＳＰＦ（Short wavelength Pass Filter）及びＢＰＦ（Band Pass Filter）を使用してもよい。
また、本発明の光反射器及び光合分波器の第５の実施形態では、３段の光フィルターを用いて３つの波長の光波長多重通信の例を示したが、４段以上の光フィルターを用いて４つ以上の波長の光波長多重通信を行ってもよい。
また、ミラー及び光フィルタは、溝、端部、段部に設置されてもよいし、光反射器又は光合分波器として作用させるように、分離して形成された光伝搬領域の間に挟んで接合することによって設置されてもよい。【００９２】
また、上記実施形態では、光伝搬領域がロッドレンズ、マルチモード光導波路、方向性光結合器である場合を説明したが、光伝搬領域が、フレネルレンズ等の集光素子、グレーティング（回折格子）、マッハツェンダ干渉計であってもよい。
また、上述した実施形態では、光フィルタ又はミラーによって区分された光伝搬領域の各部分が同一材料で形成されている場合を説明したが、少なくとも第１のロッドレンズ２４又は第１の光導波路部５４，１２８が、伝搬する光の波長に応じた光の強度分布を生じさせればよく、光伝搬領域の他の各部分が別の材料で形成されていてもよい。例えば、本願発明による光反射器及び光合分波器の第１の実施形態において、第２のロッドレンズ２６を、ロッドレンズではなく空気等としてもよいし、本願発明による光反射器及び光合分波器の第２の実施形態において、第２の光導波路部５６を、マルチモード光導波路ではなく空気等としてもよい。また、本願発明による光反射器及び光合分波器の第５の実施形態においても、第２の光導波路部１３０及び／又は第３の光導波路部１３２を、マルチモード光導波路ではなく空気等としてもよい。【００９３】
また、上述した光ファイバーの一部又は全部を光導波路に置き換えてもよいし、光導波路の一部又は全部を光ファイバーに置き換えてもよい。また、光導波路と光ファイバーが接続されている場合、そのいずれかを省略してもよい。
また、これらの実施形態において、入射側の光ファイバーを該当する波長の発光素子に置き換えてもよいし、出射側の光ファイバーを該当する波長の受光素子等に置き換えてもよい。【００９４】
また、光伝搬領域１２、４２、８２に対して第１〜第３の光入出力手段１４、４３、８４等が配置される位置は、波長、光伝搬領域の寸法等に応じて定められることが好ましい。また、光伝搬領域の各領域（例えば、第１〜第３のマルチモード光導波路部５４、５６、２３０）及び各光入出力手段の形状、寸法、相対位置等は、挿入損失、クロストーク及び反射減衰量の設計に応じて定められることが好ましい。例えば、光合分波器の第６〜第９の実施形態のように、第１の光伝搬領域部（マルチモード光導波路部５４、光結合器部９８、ロッドレンズ２４）をその他の光伝搬領域の部分に対して横方向にオフセットさせてもよいし、全ての光伝搬領域の部分を互いにオフセットさせても良い。また、例えば、シングルモード光導波路４３、４５、２２１の幅ＷＳ１、ＷＳ２、ＷＳ３、ＷＳ１ａ、ＷＳ１ｂが互いに異なっていてもよい。また、上記第９の実施形態において、ＷＳ１ｂをＷＳ１ａよりも大きくしたけれども、第１のシングルモード光導波路４３とマルチモード光導波路部４２との間の光の結合が向上すれば、ＷＳ１ｂがＷＳ１ａよりも小さくなってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明による光反射器の第１の実施形態であるロッドレンズ型光反射器の概略図である。
【図２】本発明による光反射器の第２の実施形態であるＭＭＩ型光反射器の概略平面図である。
【図３】本発明による光反射器の第３の実施形態であるＭＭＩ型光反射器の概略平面図である。
【図４】本発明による光反射器の第４の実施形態である方向性光結合器型光反射器の概略平面図である。
【図５】本発明による光反射器の第５の実施形態であるＭＭＩ型光反射器の概略平面図である。
【図６】本発明による光合分波器の第１の実施形態であるロッドレンズ型光合分波器の概略図である。
【図７】本発明による光合分波器の第２の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器の概略平面図である。
【図８】本発明による光合分波器の第３の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器の概略平面図である。
【図９】本発明による光合分波器の第４の実施形態である方向性光結合器型光合分波器の概略平面図である。
【図１０】本発明による光合分波器の第５の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器の概略平面図である。
【図１１】本発明による光合分波器の第６の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器の概略平面図である。
【図１２】本発明による光合分波器の第７の実施形態である方向性光結合器型光合分波器の概略平面図である。
【図１３】本発明による光合分波器の第８の実施形態であるロッドレンズ型光合分波器の概略図である。
【図１４】本発明による光合分波器の第９の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器の概略図である。
【図１５】第９の実施形態であるＭＭＩ型光合分波器のリターンロスを示すグラフである。
【図１６】従来技術の直線光導波路型光合分波器の概略平面図である。
【図１７】従来技術のマルチモード光導波路型光合分波器の概略平面図である。
【図１８】従来技術のロッドレンズ型光合分波器の概略図である。
【符号の説明】
【００９６】
１０、４０、７０，８０、１２０  光反射器
２００、２２０、２４０，２６０，２８０、３００、３１０、３２０  光合分波器
１２  ロッドレンズ
１４、４４  第１の光ファイバー
４３  第１のシングルモード光導波路
１６、４６  第２の光ファイバー
４５  第２のシングルモード光導波路
１８、４８，８８．１２２  ミラー
２０、５０、９０、１２４、２２４、２６６、２８４  １段目の光フィルタ
４２  マルチモード光導波路
８２  光結合器
８４  第１の光導波路
８６  第２の光導波路
１２６、２０６、２２６、２６８，２８６  ２段目の光フィルタ
２００、２２０、２４０，２６０，２８０  光合分波器
２０２、２２２、２６２、２８２  第３の光ファイバー
２２１、２８１  第３のシングルモード光導波路
２８８  ３段目の光フィルタ
３００、３１０、３２０、３３０  光合分波器
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年5月15日(2007.5.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝搬する光の波長に応じた光の強度分布を生じさせる光伝搬領域と、
前記光伝搬領域の一方の側に接続された第１の光入出力手段及び第２の光入出力手段と、
前記光伝搬領域の他方の側に設けられたミラーと、
前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段と前記ミラーとの間の前記光伝搬領域に設けられた光フィルタと、を有し、
前記光フィルタは、第１の波長の光を反射し且つ第２の波長の光を透過し、
前記ミラーは、前記第２の波長の光を反射し、
前記第１の光入出力手段と前記第２の光入出力手段との間で、前記第１の波長の光及び前記第２の波長の光が伝搬され、
前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段と前記光フィルタとの間の距離と、前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段と前記ミラーとの間の距離はそれぞれ、前記第１の波長の光の挿入損失及び前記第２の波長の光の挿入損失に応じて独立に定められることを特徴とする光反射器。
【請求項２】
更に、前記光フィルタと前記ミラーとの間に設けられた少なくとも１段の追加の光フィルタを有し、前記追加の光フィルタの各々は、それよりも前記第１及び第２の光入出力手段の側にある光フィルタをすべて透過する所定の波長の光を反射し且つ前記第２の波長の光を透過し、
前記第１の光入出力手段と前記第２の光入出力手段との間で、前記第１の波長の光、前記第２の波長の光、及び前記所定の波長の光が伝搬され、
前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段と前記追加の光フィルタとの間の距離は、前記追加のフィルタで反射される光の挿入損失に応じて独立に定められることを特徴とする請求項１に記載の光反射器。
【請求項３】
前記光伝搬領域は、集光素子、グレーティング、マルチモード光導波路、マッハツェンダ干渉計、又は方向性光結合器で形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光反射器。
【請求項４】
前記光伝搬領域は、前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段とそれに最も近い前記光フィルタとの間に、第１の光伝搬領域部を構成し、
前記第１の光伝搬領域部は、前記光伝搬領域のその他の部分に対して、光の伝搬方向と垂直の方向にオフセットされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光反射器。
【請求項５】
伝搬する光の波長に応じた光の強度分布を生じさせる光伝搬領域と、
前記光伝搬領域の一方の側に接続された第１の光入出力手段及び第２の光入出力手段と、
前記光伝搬領域の他方の側に接続された第３の光入出力手段と、
前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段と前記第３の光入出力手段との間の前記光伝搬領域に設けられた少なくとも２段の光フィルタを設置するための光フィルタ設置手段と、を有し、
前記光フィルタ設置手段に光フィルタを設置したとき、前記第１の光入出力手段及前記第２の光入出力手段の側の第１の光フィルタは、第１の波長の光を反射し且つ第２の波長の光及び第３の波長の光を透過し、前記第３の光入出力手段の側の第２の光フィルタは、第２の波長の光を反射し且つ第３の波長の光を透過し、前記第１の光入出力手段と前記第２の光入出力手段との間で、前記第１の波長の光及び前記第２の波長の光が伝搬され、前記第１の光入出力手段又は前記第２の光入出力手段と前記第３の光入出力手段との間で、前記第３の波長の光が伝搬され、
前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段と前記第１の光フィルタが設置される光フィルタ設置手段との間の距離、前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段と前記第２の光フィルタが設置される光フィルタ設置手段との間の距離、及び前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段と前記第３の光入出力手段との間の距離はそれぞれ、前記第１の波長の光の挿入損失、前記第２の波長の光の挿入損失、及び前記第３の波長の光の挿入損失に応じて独立に定められることを特徴とする光システム。
【請求項６】
前記光伝搬領域は、集光素子、グレーティング、マルチモード光導波路、マッハツェンダ干渉計、又は方向性光結合器で形成されることを特徴とする請求項５に記載の光システム。
【請求項７】
前記光伝搬領域は、前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段とそれに最も近い前記光フィルタ設置手段との間に、第１の光伝搬領域部を構成し、
前記第１の光伝搬領域部は、前記光伝搬領域のその他の部分に対して、光の伝搬方向と垂直の方向にオフセットされていることを特徴とする請求項５又は６のいずれか１項に記載の光システム。
【請求項８】
前記光フィルタ設置手段は、前記光伝搬領域に設けられた溝であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の光システム。
【請求項９】
前記第１、第２、及び第３の光入出力手段が、シングルモード光導波路であることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の光システム。
【請求項１０】
前記第１及び第２の光入出力手段がシングルモード光導波路で、前記第３の光入出力手段が光ファイバであることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の光システム。
【請求項１１】
伝搬する光の波長に応じた光の強度分布を生じさせる光伝搬領域と、
前記光伝搬領域の一方の側に接続された第１の光入出力手段及び第２の光入出力手段と、
前記光伝搬領域の他方の側に接続された第３の光入出力手段と、
前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段と前記第３の光入出力手段との間の前記光伝搬領域に設けられた第１の光フィルタ及び第２の光フィルタと、を有し、
前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段の側の前記第１の光フィルタは、第１の波長の光を反射し且つ第２の波長の光及び第３の波長の光を透過し、
前記第３の光入出力手段の側の前記第２の光フィルタは、前記第２の波長の光を反射し且つ前記第３の波長の光を透過し、
前記第１の光入出力手段と前記第２の光入出力手段との間で、前記第１の波長の光及び前記第２の波長の光が伝搬され、
前記第１の光入出力手段又は前記第２の光入出力手段と前記第３の光入出力手段との間で、前記第３の波長の光が伝搬され、
前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段と前記第１の光フィルタとの間の距離、前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段と前記第２の光フィルタとの間の距離、及び前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段と前記第３の光入出力手段との間の距離はそれぞれ、前記第１の波長の光の挿入損失、前記第２の波長の光の挿入損失、及び前記第３の波長の光の挿入損失に応じて独立に定められることを特徴とする光合分波器。
【請求項１２】
更に、前記第１の光フィルタと第２の光フィルタとの間に設けられた少なくとも１段の追加の光フィルタを有し、前記追加の光フィルタの各々は、それよりも前記第１及び第２の光入出力手段の側にある光フィルタをすべて透過する所定の波長の光を反射し且つ前記第２の波長の光及び前記第３の波長の光を透過し、
前記第１の光入出力手段と前記第２の光入出力手段との間で、前記第１の波長の光、前記第２の波長の光、及び前記所定の波長の光が伝搬され、
前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段と前記追加の光フィルタとの間の距離は、前記追加のフィルタで反射される前記所定の波長の光の挿入損失に応じて独立に定められることを特徴とする請求項１１に記載の光合分波器。
【請求項１３】
前記光伝搬領域は、集光素子、グレーティング、マルチモード光導波路、マッハツェンダ干渉計、又は方向性光結合器で形成されることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の光合分波器。
【請求項１４】
前記光伝搬領域は、前記第１の光入出力手段及び前記第２の光入出力手段とそれに最も近い前記光フィルタとの間に、第１の光伝搬領域部を構成し、
前記第１の光伝搬領域部は、前記光伝搬領域のその他の部分に対して、光の伝搬方向と垂直の方向にオフセットされていることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の光合分波器。
【請求項１５】
前記第１、第２、及び第３の光入出力手段が、シングルモード光導波路であることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の光合分波器。
【請求項１６】
前記第１及び第２の光入出力手段がシングルモード光導波路で、前記第３の光入出力手段が光ファイバであることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の光合分波器。
【請求項１７】
前記光フィルタは、更に、第３の波長の光を透過し、
前記ミラーは、前記第２の波長の光を反射し、第３の波長を透過する第２の光フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の光反射器。
【国際調査報告】
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