(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、
波長多重された複数チャネルの光を伝搬する第１導波路と、
該第１導波路から入力された光を拡散させる第１スラブと、
所定の導波路長差を持って順次長さが設定され、該第１スラブにて拡散した光を分配入力されて伝搬する複数のチャネル導波路と、
該チャネル導波路にて伝搬された各分配光を入力されて、波長分離された光を集光する第２スラブと、
該第２スラブにて集光された光を伝搬する第２導波路と、が形成されるとともに、
該第１スラブに光学的に接続される近傍部分のチャネル導波路が、該第１スラブからの前記分配光を入力する複数本の分岐接続枝と、該分岐接続枝からの前記分配光について光学的に結合する合流部とを一体形成して構成され、
かつ、該分岐接続枝が、入力される前記分配光の高次モード光がカットオフされるような幅を有するように構成され、且つ該合流部における結合接点が、入力される分配光の高次モード光が励振され得る幅となるように形成されたことを特徴とする、波長分波装置。
【請求項２】
該分岐接続枝が、上記の合流部側から第１スラブに近づくに従ってテーパ状に狭くなる幅を有するように形成されたことを特徴とする、請求項１記載の波長分波装置。
【請求項３】
該分岐接続枝が、上記の合流部側から第１スラブに近づくに従ってテーパ状に狭くなる幅を有するテーパ部と、上記の第１スラブとテーパ部とを光学的に接続し上記のテーパ部の幅が最も幅が狭い部分と同程度の幅で且つほぼ一定幅を有する幅一定狭幅導波路と、により構成されたことを特徴とする、請求項１記載の波長分波装置。
【請求項４】
基板上に、
波長多重された複数チャネルの光を伝搬する第１導波路と、
該第１導波路から入力された光を拡散させる第１スラブと、
所定の導波路長差を持って順次長さが設定され、該第１スラブにて拡散した光を分配入力されて伝搬する複数のチャネル導波路と、
該チャネル導波路にて伝搬された各分配光を入力されて、波長分離された光を集光する第２スラブと、
該第２スラブにて集光された光を伝搬する第２導波路と、が形成されるとともに、
該第１スラブに光学的に接続される近傍部分のチャネル導波路が、
該第１スラブからの前記分配光を入力する複数本の１次分岐接続枝と、該１次分岐接続枝からの前記分配光について光学的に結合する１次合流部とを有してなる複数組の１次結合部と、
該１次結合部にて結合された前記分配光を入力する複数本の２次分岐接続枝と、該２次分岐接続枝からの前記分配光について光学的に結合する２次合流部とを有してなる２次結合部と、を一体形成して構成され、
かつ、該１次分岐接続枝が、入力される前記分配光の高次モード光がカットオフされるような幅を有するように構成され、且つ該１次合流部における結合接点が、入力される分配光の高次モード光が励振され得る幅となるように形成されたことを特徴とする、波長分波装置。
【請求項５】
該１次分岐接続枝が、上記の１次合流部側から第１スラブに近づくに従ってテーパ状に狭くなる幅を有するように形成されたことを特徴とする、請求項４記載の波長分波装置。
【請求項６】
該１次分岐接続枝が、上記の１次合流部側から第１スラブに近づくに従ってテーパ状に狭くなる幅を有するテーパ部と、上記の第１スラブとテーパ部とを光学的に接続し上記のテーパ部の幅が最も幅が狭い部分と同程度の幅で且つほぼ一定幅を有する幅一定狭幅導波路と、により構成されたことを特徴とする、請求項４記載の波長分波装置。
【請求項７】
基板上に、
波長多重された複数チャネルの光を伝搬する第１導波路と、
該第１導波路から入力された光を拡散させる第１スラブと、
所定の導波路長差を持って順次長さが設定され、該第１スラブにて拡散した光を分配入力されて伝搬する複数のチャネル導波路と、
該チャネル導波路にて伝搬された各分配光を入力されて、波長分離された光を集光する第２スラブと、
該第２スラブにて集光された光を伝搬する第２導波路と、が形成されるとともに、
該チャネル導波路が、
該第１スラブとの接続個所が分配光の高次モード光が励振され得る幅を有するとともに、該第１スラブから離れるに従ってテーパ状に狭くなる幅を有するように形成されるとともに、
該チャネル導波路よりも低屈折率の島状形成領域が、該第１スラブに光学的に接続される近傍部分のチャネル導波路を複数に仕切るように設けられ、
かつ、該島状形成領域によって仕切られたチャネル導波路が、入力される前記分配光の高次モード光がカットオフされるような導波路として構成され且つ前記仕切られたチャネル導波路が結合する部分の導波路幅が、入力される分配光の高次モード光が励振され得る幅となるように形成されたことを特徴とする、波長分波装置。
【請求項８】
上記の第１スラブにおけるチャネル導波路との接続界面が、前記拡散入力される光の拡散中心を中心とする円弧状に形成されるとともに、
各分岐接続枝の中心軸が、前記拡散中心からの延長線上に配置されるように構成されたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の波長分波装置。
【請求項９】
上記の第１スラブにおけるチャネル導波路との接続界面が、前記拡散入力される光の拡散中心を中心とする円弧状に形成されるとともに、
各１次分岐接続枝の中心軸が、前記拡散中心からの延長線上に配置されるように構成されたことを特徴とする、請求項４記載の波長分波装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に波長多重通信に用いられるアレー導波路回折格子（ＡＷＧ；Arrayed Waveguide Grating）型の波長合分波装置に用いて好適の、波長分波装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２８は従来のAWG型の波長合分波装置の構成を示すブロック図であり、波長合波装置（Wavelength Division Multiplexing Apparatus）および波長分波装置（Wavelength Division Demultiplexing Apparatus）のいずれの装置として機能しうるものである。以下の説明においては、波長合分波装置をＭＵＸ／ＤＥＭＵＸと表示し、特に断らない限り、波長合波装置又は波長分波装置を意味するものとして使用する。また、このＭＵＸ／ＤＥＭＵＸが有する合波機能および分波機能のうちの主に分波機能に着目し、波長分波装置として機能する場合について説明する。なお、ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸの合波機能は、光の入出力方向が分波機能の場合と逆方向になる。
【０００３】
この図２８に示すＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０６は、基板１００上に、１本の入力導波路１０１，入力スラブ１０２，チャネル導波路１０３，出力スラブ１０４およびｎ本の出力導波路１０５が、周囲の領域１００Ａに比して相対的に屈折率が大きくなるように形成されている。
なお、以下において、領域１００Ａに比して相対的に屈折率の高い材料で作られた部分を「コア」と、領域１００Ａのごときコアを取り囲む相対的に屈折率の低い材料からなる部分を「クラッド」と、それぞれ記載する場合がある。上述の入力導波路１，入力スラブ２，チャネル導波路３，出力スラブ４および出力導波路５はコアに相当し、その周囲の領域１００Ａはクラッドに相当する。
【０００４】
また、この図２８に示すＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０６においては、波長領域で多重化された光がこのＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０６の入力導波路１０１に入力されると、出力導波路１０５のチャネル♯１〜チャネル♯ｎから、波長ごとに分離された光が出力されるようになっている。一方、出力導波路１０５の各チャネル♯１〜チャネル♯ｎに複数の異なる波長の光を入力されると入力導波路１０１から全ての光が束ねられ、波長領域で多重化された光が出力される。
【０００５】
以下に、ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０６の構成を従来の分光装置（spectroscope又はmonochro-meter）の構成と比較して説明する。このＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０６の機能は、例えば、図２８，図２９（ａ）に示すＡＷＧ型のほかに、図２９（ｂ）に示す分光器型その他のデバイスによって実現される。
図２９（ｂ）は従来の分光装置の構成例を示す図であり、この図２９（ｂ）に示すものはバルク回折格子型であって、回折格子のピッチを小さくすることは一般に困難である。これに対して、ＡＷＧ型は、そのピッチが不要であり、ＡＷＧを構成する導波路の長さの差を設計することだけでよい。
【０００６】
一方、図２９（ａ）はＡＷＧ型のＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０６の導波路のコアパターンを示す模式図であり、ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０６におけるコア部分に着目したものである。この図２９（ａ）に示すＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０６の各構成部材（コンポーネント，エレメント又はパーツ）１０１〜１０５は、分光装置の各構成部材に対応するものである。
【０００７】
図２９（ｃ）は導波路を用いて構成した波長合分波装置と従来の分光装置のコンポーネントとの対応を示す図である。この対応を図２９（ｂ）を用いて説明する。図２９（ｂ）に示す分光装置（回折格子型分光器）１１０は凹凸付の回折格子１１３の他に１本の入力光ファイバ１１１，入力コリメートレンズ１１２，集光レンズ１１４およびｎ本の出力光ファイバ１１５をそなえて構成されている。
【０００８】
このＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０６（図２９（ａ）参照）を構成する入力導波路１０１は、分波する対象となる波長多重されたレーザ光を後段の入力スラブ１０２に対して拡散出力するものであり、図２９（ｃ）に示すように、光を広げる入射スリットの役割を有している点で分光装置１１０の入力光ファイバ１１１と機能的に対応している。
【０００９】
同様に、入力スラブ１０２は入力導波路１０１に入射された光が入力スラブ１０２内で拡散し後段のチャネル導波路１０３に結合するもので、分光装置１１０における入力コリメートレンズ１１２の機能（入力光ファイバ１１１からの入射光パワーを整列し後段の回折格子１１３を照射するという機能）に対応する。
また、分光装置１１０の回折格子１１３に対応するチャネル導波路１０３は、後述の如く特定の角度に光が偏向するように位相差を形成するもので、集光レンズ１１４に対応する出力スラブ１０４は、チャネル導波路から出射され回折された光を収束させるもので、出力光ファイバ１１５に対応する出力導波路１０５は、出力スラブ１０４から出射された光についてスペクトルの一部を切り取るものである。
【００１０】
ここで、チャネル導波路１０３の長さについては、図２８および図２９（ａ）のそれぞれに示すＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０６の最下側に位置するチャネル導波路の長さが最も短くなるようにし、また、上側に向かうに従って、その長さが長くなるように形成されている。ここで、隣接するチャネル導波路の長さの差は、それぞれ、一定である。このチャネル導波路が、波長分割（波長ごとの光の分離［スプリット］）又は波長多重について重要な働きをする。以下、チャネル導波路１０３の作用を説明する。
【００１１】
図３０（ａ），（ｂ）はそれぞれ図２８，図２９（ａ）に示すＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０６の複数のチャネル導波路１０３のうちから隣接する３本のチャネル導波路を示す図である。これらの図３０（ａ），（ｂ）にそれぞれ示すチャネル導波路１３１，１３２および１３３は、いずれも、光波の「山」の位置（黒い点）および「谷」の位置（白い点）を有する。ここで、チャネル導波路１３１〜１３３を伝搬する光波をｃｏｓ（α）で表すと（αは位相を表す。）、「山」は位相αが２×ｎ×πになる位置を表し、また、「谷」は位相αが（２ｎ＋１）×πになる位置を表す。なお、ｎ，πはそれぞれ正の整数，円周率を表す。
【００１２】
従って、図３０（ａ），（ｂ）のそれぞれにおいて、隣接する２カ所の「山」の間の長さは、チャネル導波路１３１〜１３３を伝搬する光波の波長に等しい。すなわち、図３０（ａ），（ｂ）のそれぞれに示す光波長は、λ0，λ1に等しい。
この図３０（ａ）においては、波長多重伝送に用いられる光波長配置における中心波長に相当する波長を持つ光が入射した場合の光の位相を示している。チャネル導波路１０３の長さは、波長多重された光の波長のうちで中心波長λ0の光が正確に整数個収まるように長さが設計されている。具体的には、図３０（ａ）の場合には、最も短い導波路１３１に中心波長λ0が９波、中央の導波路１３２に１０波、最も長い導波路１３３に１１波が入るように設計されている。
【００１３】
例えば、後述する図３１に示すように、短い波長帯から順にチャネル♯１〜チャネル♯１１が設定されている場合には、チャネル♯６に設定された光の波長が、上述の中心波長λ0にあたる。
すなわち、図３０（ａ）に示すように、各導波路１３１〜１３３にて出力される中心波長の成分を有する光波は出力スラブ１０４とのスラブ境界線１４２の位置において位相が揃っている。換言すれば、チャネル導波路１０３から出力される波長λ0の光波の等位相面ｐ１は、それぞれの導波路１３１〜１３３に垂直になり、３本の導波路１３１〜１３３から出力される光は、各導波路１３１〜１３３の出力方位に対して正確な水平方向ｄ１に回折される。
【００１４】
しかしながら、図３０（ｂ）に示すように、中心波長の成分からΔλ短い波長λ1の光波については、出力スラブ１０４とのスラブ境界線１４２の位置において位相は揃ってはおらず、隣接する導波路１３１〜１３３間においてΔλ単位でシフトした位置において位相が揃うことになる。換言すれば、波長λ1の光波の等位相面ｐ２は、導波路１３１〜１３３に垂直とはならず、導波路１３１〜１３３から出力される光についても図中上側方向ｄ２に回折される。
【００１５】
なお、中心波長λ0よりもΔλ長い光波の場合には、上述の場合と同様の原理によって、図中下側方向に回折されることになる。従って、チャネル導波路１０３においては、波長多重された光波長の値に応じて回折方向（回折角）が決定されるので、波長多重された光を分光することができるのである。
また、出力スラブ１０４は、各チャネル導波路１０３にて波長毎に所定の回折方向で回折され分光された光について集光して、対応するチャネルの出力導波路１０５に供給する。
【００１６】
逆に、チャネル♯１〜♯ｎに出力される光（例えば図３１に示すｃｈ♯１出力〜ｃｈ♯１１出力）に対応する特定波長の光（WDM通信においては、通常、ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０６の帯域幅よりも幅が狭いスペクトルの光が使用される。）が、チャネル＃１〜チャネル＃ｎ出力の出力導波路１０５（図２８参照）に入力されると、全ての光が束ねられて入力導波路１０１（図２８参照）から出力される。
【００１７】
図３１は上述の図２８および図２９（ａ）に示すＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０６の分光特性および挿入損失の例を示す図であるが、入力導波路１０１に対して１１チャネル（チャネル（ｃｈ）♯１〜チャネル♯１１）分の波長多重光が入力された場合には、出力導波路１０５においては、この図３１のチャネル♯１〜チャネル♯１１に例示するような強度で光が出力される。
【００１８】
本発明に関連する装置であるＡＷＧの基本的な構成および動作は、例えば、"IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS. VOL. 2 No. 2. pp. 236-250 (1996)"や、河野健治著「光デバイスのための光結合系の基礎と応用」現代工学社（1991），３１頁，式（３．１−７）等に記載されている。本発明に係る波長分波装置は、本発明の特長となる部分以外の構成、機能および動作に関しては、上記参考文献に記載のものと同一である。
【００１９】
ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０６の挿入損失とは、出力導波路１０５の各チャネル♯１〜♯ｎについて透過率が最大となる損失、換言すれば入力光に対して損失が最も少ない波長における損失であって、チャネル毎に異なるものである。例えば図３１に示すように、ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０６の挿入損失は、出力チャネル（＃１〜＃ｎ）によって異なる。
【００２０】
上述の図３１のごとき挿入損失の発生要因としては、主に入力スラブ１０２とチャネル導波路１０３との接続部分（図３０に示すスラブ境界線１２２参照。以下、接続部と称する。）及びチャネル導波路１０３と出力スラブ１０４との接続部（図３０に示すスラブ境界線１４２参照）で生ずる。
図３２（ａ）〜図３２（ｃ）はいずれも上述の入力スラブ１０２とチャネル導波路１０３との接続部における挿入損失の発生要因を説明するための図であり、図３２（ａ）はＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０６の要部を示すもので、図３２（ｂ）は入力スラブ１０２について拡大表示したもので、図３２（ｃ）はさらに入力スラブ１０２とチャネル導波路１０３との接続部について拡大表示したものである。
【００２１】
ここで、この図３２（ｃ）に例示するように、入力スラブ１０２とチャネル導波路１０３の接続部であるスラブ境界線１２２に着目すると、入力スラブ１０２からチャネル導波路１０３に向かって進んだ入射光８のうち、チャネル導波路１０３を伝わる光８５は有効であるが、ギャップ部１２３に到達した光が散乱されて無効な光８６となり、損失となる。
【００２２】
上述のごとき挿入損失を低減させるための第１の手法としては、図２８に示すＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０６に適用される入力スラブとして、図３３（ａ）に示すような入力スラブ１０２−１を構成することが考えられる。この図３３（ａ）に示す入力スラブ１０２−１は、チャネル導波路間隔ｄｃを小さくすることにより、チャネル導波路１０３の接続損失を低減させたものである。
【００２３】
すなわち、図３３（ｂ）に例示するように、チャネル導波路１０３の幅ｗ，焦点距離ｆ（入射光拡散中心２１からチャネル導波路１０３の入射位置までの距離）およびチャネル導波路数を一定とした条件において、チャネル導波路間隔ｄｃを小さくすると、チャネル導波路の接続損失を小さくすることができるのである。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
以下、（１−１）〜（１−３）に課題を説明する。
（１−１）しかしながら、図２８に示すＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０６においては、入力スラブ１０２およびチャネル導波路１０３の接続部の形状と、出力スラブ１０４およびチャネル導波路１０３の接続部の形状とが、対称形であるので、入力スラブ１０２側のチャネル導波路１０３のチャネル導波路間隔ｄｃ（図３３（ａ）参照）を狭くすると、出力スラブ１０４側のチャネル導波路１０３の間隔（図示省略）も小さくなる。その場合、次に説明する出力スラブ１０４近傍において、チャネル導波路１０３を伝搬する光が相互に結合し干渉するという不都合を生ずる。
【００２５】
すなわち、光導波路は、複数の導波路が接近して、その間隔が小さくなると、導波路を伝搬する光が結合する性質を有する。このため、チャネル導波路１０３の間隔を小さくすると、出力スラブ１０４近傍において、チャネル導波路１０３を伝搬する光が相互に結合して干渉する。また、図３０（ｂ）に示すように、ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０６は、チャネル導波路１３１〜１３３の出力端（output aperture）１４２において、チャネル導波路１３１〜１３３を伝搬する光に位相差が生じることによって波長合分波装置として機能する。
【００２６】
ここで、仮に、出力スラブ１０４近傍のチャネル導波路１３１〜１３３の間隔が狭くなってこれらのチャネル導波路１３１〜１３３を伝搬する光が結合すると位相が変化して、波長分波機能が低下（depress）する。従って、図２８に例示したＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０６については、挿入損失を低減する手段として、入力スラブ１０２およびチャネル導波路１０３の接続部の間隔（図３２（ｃ）および図３３（ａ）にそれぞれ示すチャネル導波路間隔ｄｃ）と、出力スラブ１０４およびチャネル導波路１０３の接続部の間隔（図示省略）とを狭くすることができないという課題がある。
【００２７】
（１−２）次に、図２８に示す入力スラブ１０２および出力スラブ１０４とチャネル導波路３の接続（散乱）損失を低減するための第２の手法としては、チャネル導波路１０３−１を例えば図３４（ａ）に示すように構成することも考えられる。
すなわち、この図３４（ａ）に示すように、チャネル導波路１０３−１が入力スラブ１０２に接続される個所である入力側接続部１０７に、入力スラブ１０２側から離れるに従って幅が狭くなるテーパ付接続枝１６２を形成する（以後、テーパ付接続枝１６２のように導波路幅が狭く変化しているパターンのことをテーパ状と呼称する）。
【００２８】
この図３４（ａ）に示す手法においては、例えば図３４（ｂ）に示すように、テーパ付接続枝１６２が入力スラブ１０２と接続される部分の幅が広がるほど、入力側接続部１０７の散乱損失が低下する。
しかしながら、上述の図３４（ａ）に示すようなテーパ付接続枝１６２をそなえたチャネル導波路１０３−１を適用したＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０６においては、入力スラブとチャネル導波路の間に形成されたテーパ付接続枝１６２において、以下に述べるように高次モード光が励振され、この励振された高次モード光がチャネル導波路（コア）の外に放射されることにより損失が生じている。
【００２９】
図３５はチャネル導波路１０３−１に高次モード光が励振され、コアの外に放射される様子を示す図である。
この図３５に示す入力導波路１０１からの入射光８が、チャネル導波路１０３−１のテーパ部１６２に結合すると、０次モード光８０ａ以外に２次モード光８２が励振される。ここで、０次モード光８０ａは、テーパ部１６２を伝搬し幅が狭い部分に達すると、０次モード光８０ｂになる。２次モード光８２は（図３５においてＰ２２と付したところ参照）、テーパ部１６２を伝搬するうちにチャネル導波路１０３−１の外に放射され損失となる。
【００３０】
具体的には、入力スラブ１０２からテーパ付接続枝１６２に入射した光は、コアとして形成されるテーパ付接続枝１６２内をその強度ピークが二つに分かれたり、一つになったりしながら伝搬し、ピークの数が変化する過程で一部の光（高次モード光に対応）がチャネル導波路（コア）１０３−１の外に放射され、損失となる。
【００３１】
したがって、図３４（ａ）に示すチャネル導波路１０３−１を適用したＭＵＸ／ＤＥＭＵＸにおいても、チャネル導波路１０３−１外に放射された高次モード光が放射されるため損失を生じるという課題がある。
（１−３）さらに、前記（１−１）において、チャネル導波路１０３の出力端にて、チャネル導波路１０３を伝搬する光の結合を防止し、また、波長合分波作用の起源である位相差（例えば図３０（ｂ）のチャネル導波路１０３を伝搬する光の位相差）を保つ必要がある。このため、出力スラブ１０４側のチャネル導波路１０３の間隔を広く保つことが要求される。
【００３２】
さらに、損失の起源であるギャップ（例えば、図３２（ｃ）に示すギャップ部１２３）を小さくする必要がある。このため、入力スラブ１０２側のチャネル導波路１０３の間隔（図３２（ｃ）および図３３（ａ）にそれぞれ示すチャネル導波路間隔ｄｃ）を狭くすることが要求される。
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、例えば図２８に示すような入力スラブおよび出力スラブの形状が対称形の波長合分波装置において、出力スラブおよびチャネル導波路の接続部におけるチャネル導波路間隔を広く保ったままで、入力スラブおよびチャネル導波路の接続部におけるチャネル導波路間隔を狭くし、損失を低減することができる波長分波装置を提供することを目的とする。
【００３３】
同時に、本発明は、前記（１−２）に記載したような、従来例（例えば、図３５）のチャネル導波路に励振される高次モードを抑圧し損失を低減できる波長分波装置を提供することを目的とする。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の波長分波装置は、基板上に、波長多重された複数チャネルの光を伝搬する第１導波路と、該第１導波路から入力された光を拡散させる第１スラブと、所定の導波路長差を持って順次長さが設定され、該第１スラブにて拡散した光を分配入力されて伝搬する複数のチャネル導波路と、該チャネル導波路にて伝搬された各分配光を入力されて、波長分離された光を集光する第２スラブと、該第２スラブにて集光された光を伝搬する第２導波路と、が形成されるとともに、該第１スラブに光学的に接続される近傍部分のチャネル導波路が、該第１スラブからの前記分配光を入力する複数本の分岐接続枝と、該分岐接続枝からの前記分配光について光学的に結合する合流部とを一体形成して構成され、かつ、該分岐接続枝が、入力される前記分配光の高次モード光がカットオフされるような幅を有するように構成され、且つ該合流部における結合接点が、入力される分配光の高次モード光が励振され得る幅となるように形成されたことを特徴としている。
【００３５】
この場合においては、該分岐接続枝を、上記の合流部側から第１スラブに近づくに従ってテーパ状に狭くなる幅を有するように形成することができる。
【００３６】
さらに、該分岐接続枝を、上記の合流部側から第１スラブに近づくに従ってテーパ状に狭くなる幅を有するテーパ部と、上記の第１スラブとテーパ部とを光学的に接続し上記のテーパ部の幅が最も幅が狭い部分と同程度の幅で且つほぼ一定幅を有する幅一定狭幅導波路と、により構成することとしてもよい。
この場合においては、上記の第１スラブにおけるチャネル導波路との接続界面を、前記拡散入力される光の拡散中心を中心とする円弧状に形成するとともに、各分岐接続枝の中心軸を、前記拡散中心からの延長線上に配置するように構成することもできる。
【００３７】
さらに、本発明の波長分波装置は、上述の場合と同様に、基板上に第１導波路，第１スラブ，複数のチャネル導波路，第２スラブおよび第２導波路が形成されるとともに、該第１スラブに光学的に接続される近傍部分のチャネル導波路が、該第１スラブからの前記分配光を入力する複数本の１次分岐接続枝と該１次分岐接続枝からの前記分配光について光学的に結合する１次合流部とを有してなる複数組の１次結合部と、該１次結合部にて結合された前記分配光を入力する複数本の２次分岐接続枝と該２次分岐接続枝からの前記分配光について光学的に結合する２次合流部とを有してなる２次結合部とを一体形成して構成され、かつ、該１次分岐接続枝が、入力される前記分配光の高次モード光がカットオフされるような幅を有するように構成され、且つ該１次合流部における結合接点が、入力される分配光の高次モード光が励振され得る幅となるように形成されたことを特徴としている。
【００３８】
この場合においては、好ましくは、該１次分岐接続枝を、上記の１次合流部側から第１スラブに近づくに従ってテーパ状に狭くなる幅を有するように形成したり、上記の１次合流部側から第１スラブに近づくに従ってテーパ状に狭くなる幅を有するテーパ部と上記の第１スラブとテーパ部とを光学的に接続し上記のテーパ部の幅が最も幅が狭い部分と同程度の幅で且つほぼ一定幅を有する幅一定狭幅導波路とにより構成することとしてもよい。
さらに、上記の第１スラブにおけるチャネル導波路との接続界面を、前記拡散入力される光の拡散中心を中心とする円弧状に形成するとともに、各１次分岐接続枝の中心軸を、前記拡散中心からの延長線上に配置するように構成することもできる。
【００３９】
さらに、本発明の波長分波装置は、上述の場合と同様に、基板上に、第１導波路，第１スラブ，複数のチャネル導波路，第２スラブおよび第２導波路が形成されるとともに、該チャネル導波路が、該第１スラブとの接続個所が分配光の高次モード光が励振され得る幅を有するとともに、該第１スラブから離れるに従ってテーパ状に狭くなる幅を有するように形成されるとともに、該チャネル導波路よりも低屈折率の島状形成領域が、該第１スラブに光学的に接続される近傍部分のチャネル導波路を複数に仕切るように設けられ、かつ、該島状形成領域によって仕切られたチャネル導波路が、入力される前記分配光の高次モード光がカットオフされるような導波路として構成され且つ前記仕切られたチャネル導波路が結合する部分の導波路幅が、入力される分配光の高次モード光が励振され得る幅となるように形成されたことを特徴としている。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態を説明する。
（ａ）第1実施形態の説明
図１は本発明の第１実施形態にかかる波長分波装置が適用されたＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０の要部を示す模式図であって、特にＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０を構成する光導波路デバイスにおけるコアのパターンに着目して図示したものである。更に、図２はＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０を構成する入力スラブ２およびチャネル導波路３の接続部分のコアパターンに着目して図示したものである。
【００４１】
第1実施形態にかかるＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０は、例えば前述の図２８に示すようなシリコン基板１００上にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によるＳｉＯ2堆積とフォトリソグラフィープロセスとを組み合わせて、例えば屈折率1.551程度で厚さ20μm程度のアンダークラッド層，屈折率1.5588程度で厚さ７μm程度のコアおよび屈折率1.551程度で厚さ20μm程度のオーバークラッド層から形成されている。
【００４２】
すなわち、上述のＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０におけるコアは、上下左右をアンダークラッド又はオーバークラッドによって取り囲まれるように形成されている。これにより、コアは、コアよりも屈折率が比較的小さいクラッド層で覆われて、光がコア内に閉じ込められて伝搬できるようになっている。
また、ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０のコアには、この図１に示すように、波長多重された複数チャネルの光を伝搬する入力導波路(第１導波路)１，入力導波路１から入力された光を拡散させる入力スラブ（第１スラブ）２，所定の導波路長差を持って順次長さが設定され入力導波路１にて拡散した光を分配入力されて伝搬する複数のチャネル導波路３，チャネル導波路３にて伝搬された各分配光を入力されて波長分離された光を集光する出力スラブ（第２スラブ）４及び出力スラブ４にて集光された光を伝搬する出力導波路５として機能するパターンが一体に形成されている。
【００４３】
各要素について更に詳述する。
入力導波路１は、図１の左側から入力導波路１に入力された光をガイドし入力スラブ２に引き渡す（guide and deliver）。入力スラブ２は、基板（例えば図２８の符号１００を付したもの）と平行な方向に広がる形状を有するので、入力スラブ２を伝搬する光は、横方向には閉じ込められないで拡散（発散）する。このため、入力導波路１を通って入力スラブ２に到達した光は、入射光拡散中心２１を中心として拡散し、チャネル導波路３に到達する。ここで、入力スラブ２とチャネル導波路３との境界であるスラブ境界線２２（図２参照）の形状は、入射光拡散中心２１を中心とする半径ｆの円弧である。このため、図１に示す入射光拡散中心２１から拡散された光は、同一位相で複数のチャネル導波路３に入射される。チャネル導波路３は、隣接する入力スラブ２から、出力スラブ４までの長さの差が一定となるように形成されている。
【００４４】
そして、この長さの差により、チャネル導波路３に入射された光がチャネル導波路３を通過し、その出力開口部（output aperture）４４に到達したときに、図３０（ｂ）に示す位相差が生じる。ここで、出力開口部４４は、チャネル導波路３と出力スラブ４との接続部４４に等しい。チャネル導波路３は、この位相差を生じさせる機能を有するので、フェイズドアレイ（phased array）と呼ばれる。また、隣接するチャネル導波路３の長さの差は、中心波長λ0のｍ倍に設計される。ｍは正の整数であってチャネル導波路３の次数（order of channel waveguide）又はフェイズドアレイの次数（order of the phased array）と呼ばれる。
【００４５】
そして、チャネル導波路３を通過してチャネル導波路３の出力開口部４４に到達した光は、波長により異なる等位相面を有する。この等位相面は、例えば、図３０（ａ），（ｂ）に示すｄ１又はｄ２である。
さらに、出力スラブ４は、入力スラブ２と同様に、チャネル導波路３および出力スラブ４のスラブ境界線である境界線４２と、出力開口部４４とは、いずれも半径ｒの円弧上に並ぶように形成されている。このため、チャネル導波路３の出力開口部４４から出力スラブ４に出力された光は、スラブ境界線４２および出力開口部４４の配列位置を決める半径ｒの円弧の中心に収束される。厳密には、チャネル導波路３の出力開口部４４から出力される光の波長が中心波長よりも短い場合には図１において相対的に上側に収束され、また、チャネル導波路３の出力開口部４４から出力される光の波長が中心波長よりも長い場合には下側に収束される。
【００４６】
さらに、出力導波路５は、所望の波長の光が収束される位置に、一方の端が位置するように配置され、他方は出力端子として使用される。この出力導波路５の出力端には、通常、光ファイバ又は他の光部品の入力端子が接続される。
ここで、入力導波路１，入力スラブ２，出力スラブ４および出力導波路５としては、基本的に前述の図２８に示すもの（符号１０１，１０２，１０４および１０５参照）と同様のものと用いることができる。
【００４７】
上述したように、各チャネル導波路３は、隣接するチャネル導波路間で所定の導波路長差を持つように順次長さが設定されており、これにより、各チャネル導波路３を伝搬される光が波長多重されている波長毎に異なった特定の角度に光を偏向（分光）させて、出力スラブ４に出射できるようになっている。更に、各チャネル導波路３の中間点は伝搬する光同士で干渉が生じないように必要な間隔を置いて形成される。
【００４８】
なお、上述の入力導波路１，出力導波路５の幅（コアパターンの幅）およびチャネル導波路３における両端部６，７を除く中間部については、導波路幅（コアパターンの幅）をともに7μm程度とすることができる。
さらに、中心波長λ0を１．５５２μｍとし、チャネル導波路３の次数ｍを３０とし、チャネル導波路３の実効的屈折率を約１．５５２にして、隣接するチャネル導波路３の長さの差を約３０μｍに設定することができる。
【００４９】
また、出力スラブ４側のチャネル導波路３の端部７については、出力スラブ４側から離れるに従ってテーパ状に幅が狭くなる形状になるように形成されている。具体的には、出力スラブ４の接続部におけるチャネル導波路３の間隔ｄｃ２は２２μｍであり、テーパの先端の幅（図１におけるＷｍａｘ）は１９μｍであり、チャネル導波路３のテーパ状の部分の長さは２．５ｍｍである。
【００５０】
第１実施形態におけるＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０の入力スラブ２および出力スラブ４の半径ｆは、いずれも、約6.2mm程度であり、これらの幅は約1mm程度である。すなわち、スラブ境界線２２，接続部２４，スラブ境界線４２および接続部４４は、いずれも、半径６．２ｍｍの円弧上に配置されている。
ここで、入力スラブ２側の端部６においては、以下に示すような本願発明の特徴となる構成を有している。
【００５１】
すなわち、チャネル導波路３と入力スラブ２とが光学的に接続される接続個所（入力スラブ２とチャネル導波路３との接続部２４）は、上記のチャネル導波路３と出力スラブ４とが接続される接続個所よりも多くなるように構成されている。具体的には、図３に示すように、第１スラブ２に光学的に接続される近傍部分の各チャネル導波路３、即ち、各チャネル導波路３における第１スラブ２側の端部６が、第１スラブ２からの分配光を入力する２本の分岐接続枝６１と、分岐接続枝６１からの分配光について光学的に結合させる合流部６９と、を一体形成して構成されている。
【００５２】
これにより、チャネル導波路３と入力スラブ２とが光学的に接続される個所の間隔（例えば、図２に示すチャネル導波路間隔ｄｃ１１，ｄｃ１２）を狭めることができ、ギャップ部（図３２（ｃ）の符号１２３を付したもの）によって生じる損失分が低減される。なお、この場合において、入力スラブ２と各チャネル導波路３との接続部２４におけるチャネル導波路間隔（図２におけるｄｃ１）を例えば２２μm程度、スラブ境界線２２における分岐接続枝６１の間隔（図１，図２におけるｄｃ１１）を１１μm程度、スラブ境界線２２から分岐接続枝６１が合流部６９にて合流する部分までの導波路長さを５ｍｍ程度、合流後のテーパ状の導波路長さを１ｍｍ程度とそれぞれすることができる。
【００５３】
図２および図３に示す２本の分岐接続枝６１は、各チャネル導波路３の入力スラブ２側の端部６における中心軸３１が、２本の分岐接続枝６１で挟まれるギャップ部Ｇ１の中心を通過し、且つ、その延長線が入射光拡散中心２１を通過するようになっている。換言すれば、各チャネル導波路３における端部６の中心軸３１が入射光の光軸と一致するようになっている。
【００５４】
さらに、上述の２本の分岐接続枝６１の幅としては、入力スラブ２から入力される分配光の高次モード光がカットオフされるような幅Ｗ２を有するように構成されている。更に、合流部６９における結合接点の幅Ｗ１が、入力される分配光の高次モード光が励振され得る幅となるように形成されている。
この形成により生じる効果を、本発明のＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０と従来のＭＵＸ／ＤＥＭＵＸとの動作を対比することにより、図４（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００５５】
図４（ａ）は従来のＭＵＸ／ＤＥＭＵＸのチャネル導波路における光の伝搬を説明するための図である。ここで、入射光８がテーパ付接続枝１６２に入射すると、殆どの光は０次モード光８０ａで伝搬するものの、一部の光がチャネル導波路３と入力スラブ２との接続部２４近傍において２次モード光８２で励振される。また、チャネル導波路１６２は、図４（ａ）における右側に向かうほど狭くなるので、所定距離だけ進むと２次モード光８２は、カットオフされる。その結果、２次モード光８２は、導波路（コア）１６２の外に放射されて（図４（ａ）における符号Ｐ２２参照）、損失となる。
【００５６】
これに対し、図１〜図３に示すチャネル導波路３においては、分岐接続枝６１が、高次モードがカットオフされるように狭い幅Ｗ２の導波路で構成されている。
図４（ｂ）は第１実施形態におけるＭＵＸ／ＤＥＭＵＸの作用効果を説明するための模式図であるが、この図４（ｂ）に示すように、入射光８が分岐接続枝６１に入射すると、分岐接続枝６１では０次モード光８０ａだけが伝搬するため損失が生じない。
【００５７】
また、合流部６９は１次モードのごとき高次モードが励振されるような幅Ｗ１となるように形成されているが、一方（例えば図中上側）の分岐接続枝６１から入射した光による１次モードと他方（例えば図中下側）の分岐接続枝６１から入射した光による１次モードとが相殺されるため、高次モードによる損失が発生しない。
【００５８】
なお、この場合においては、分岐接続枝６１の導波路長さを5mm程度、合流部６９にて合流後のテーパ状の導波路長さを1mm程度、合流部６９におけるテーパ状となっている導波路部分の最大幅W1を16μm程度とすることができる。
上述の構成により、第１本実施形態にかかる光合分波装置１０では、入力導波路１に複数の波長成分を含む光（波長多重光）を入力すると、出力導波路５のチャネル♯１〜チャネル♯ｎにおいて、チャネルごとに波長分波された（波長分離された）光を出力する光分波装置として機能する。一方、光合分波装置１０は、出力導波路５に入力された各チャネル♯１〜チャネル♯ｎの光について波長多重したものを、入力導波路１を通じて出力する波長合波装置としても機能する。
【００５９】
また、各チャネル導波路３においては、出力スラブ４に対し、前述の図３０の場合と同様に、波長毎に異なる出射角度で分配光が出射されることで、波長多重光が波長毎に分波される。また、出力スラブ４では、分波された波長ごとの光をコリメートし、各出力導波路５の入射点において同一波長の光を集光させる。これにより、各出力導波路５では、チャネル毎に互いに異なる波長を有する光を伝搬させることができる。
【００６０】
このように、本発明の第１実施形態にかかる波長分波装置によれば、チャネル導波路３と入力スラブ２とが光学的に接続される接続個所の間隔ｄｃ１１およびｄｃ１２を狭くさせているので、入力スラブ２とチャネル導波路３との接続損失を低減させることができる。
さらに、本実施形態においては、従来例のように、高次モード光の放射による損失が発生せず、低損失になる。
【００６１】
なお、分岐接続枝６１は、図５に示すように、各分岐接続枝６１の中心軸３２ａが、入射光拡散中心２１からの延長線上に配置されるように構成されてもよく、このようにすると、更に低損失となる。
また、上述の第１実施形態においては、各チャネル導波路３が２つの分岐接続枝６１および合流部６９をそなえているが、本発明によればこれに限定されず、２つの分岐接続枝６１および合流部６９をそなえてなるチャネル導波路と、分岐接続枝６１および合流部６９によって枝分かれしない構成を持つチャネル導波路とを並存させて構成してもよく、このような構成においても、少なくとも入力スラブ２とチャネル導波路３との接続損失を低減させることができる。
【００６２】
（ｂ）第２実施形態の説明
図６は本発明の第２実施形態にかかる波長分波装置として機能するＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−１の要部を示す模式図であり、前述の図１の場合と同様に、特にＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−１を構成する光導波路デバイスにおけるコアのパターンに着目して示すものである。
【００６３】
第２実施形態にかかるＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−１においても、前述の第１実施形態の場合と同様、コアが、上下左右をアンダークラッド又はオーバークラッドにより取り囲まれるように形成され、光がコア内に閉じ込められて伝搬できるようになっている。
また、第２実施形態におけるＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−１は、前述の第１実施形態におけるもの（符号１０参照）に比して、チャネル導波路３−１の構成が異なっているが、これ以外の構成については、前述の第１実施形態の場合と同様である。即ち、コアには、第２実施形態特有の特徴を有するチャネル導波路３−１とともに、前述の第１実施形態におけるものと同様の入力導波路１，入力スラブ２，出力スラブ４及び出力導波路５として機能するパターンが一体に形成されている。
【００６４】
また、第２実施形態にかかるチャネル導波路３−１は、入力スラブ２に光学的に接続される近傍部分のチャネル導波路３−１、即ちチャネル導波路３−１における入力スラブ２側の端部６−１を、入力スラブ２との接続部を最も幅広とする一方、入力スラブ２から離れるに従ってテーパ状に狭くなるテーパ付接続枝６２ａ（図７参照）として形成されるようになっている。このチャネル導波路３−１における入力スラブ２との接続部については、入力される分配光の高次モード光が励振される最小幅よりも広い幅Ｗｍａｘとなるように形成される。
【００６５】
さらに、各チャネル導波路３−１における高次モード光が励振される幅を有する位置の近傍に、チャネル導波路３−１の形成領域に囲まれ且つチャネル導波路３−１よりも低屈折率の島状形成領域３４（図７参照）が設けられている。
例えば、図７に示すように、チャネル導波路３−１における端部７についても、端部６−１の場合と同様に、入力スラブ２との接続部の幅をＷｍａｘとする一方、出力スラブ４から離れるに従ってテーパ状に狭くなるように形成されている。また、島状形成領域３４は、チャネル導波路３−１の端部６−１において、高次モードが励振される最小幅程度の幅の導波路位置Ｃ１から、スラブ境界線２２の位置Ｃ２にかけて、周囲をチャネル導波路３−１の形成領域で囲むような島状に形成される。
【００６６】
島状形成領域３４の頂点部分Ａの導波路位置Ｃ１における幅Ｗ１については、少なくとも高次モードが励振される幅程度（例えば１６μm程度）のテーパ状に形成するとともに、上述の端部６−１，７以外の中間部分については幅7μm程度、テーパ付接続枝６２ａを1.5mmから5mm程度の長さとなるように形成することができる。
【００６７】
また、この島状形成領域３４によって仕切られた導波路６１ａ−１，６１ａ−２は、入力される分配光の高次モード（２次モード）がカットオフされるような幅を有する導波路として構成されている。
そして、第２実施形態の波長分波装置によれば、チャネル導波路３と入力スラブ２とが光学的に接続される接続部２４の間隔が小さくなるので、ギャップ部（図３２（ｃ）の符号１２３を付したもの）によって生じる損失分が低減する。また、前述の第１実施形態の場合と同様に、高次モード光は、２つの導波路６１ａ−１，６１ａ−２にてカットオフされて、さらに、これらの２つの導波路６１ａ−１，６１ａ−２からの入射光によって導波路位置Ｃ１において励振される高次モード（１次モード）は、この導波路位置Ｃ１において相殺されるので、高次モード光の放射による損失を生じずに低損失になる。
【００６８】
以上のように、図６，７に示すチャネル導波路３−１においては、分岐接続枝としての導波路６１ａ−１，６１ａ−２が、高次モードがカットオフされるように狭い幅Ｗ２の導波路で構成されているので、図８（ｂ）に示すように、入射光８が導波路６１ａ−１，６１ａ−２に入射すると、この導波路６１ａ−１，６１ａ−２では０次モード光８０ａだけが伝搬するため損失が生じない。
【００６９】
なお、図８（ａ）は従来のＭＵＸ／ＤＥＭＵＸのチャネル導波路における光の伝搬を説明するための図である。
上述の構成により、本発明の第２実施形態にかかる波長分波装置として機能するＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−１においても、入力導波路１に複数の波長成分を含む光（波長多重光）を入力すると、出力導波路５のチャネル♯１〜チャネル♯ｎにおいて、チャネルごとに波長分波された（波長分離された）光を出力する。
【００７０】
また、島状形成領域３４により、入力スラブ２側のチャネル導波路３の端部６−１に入射される分配光の角度ピッチ（分配光がチャネル導波路３に入射される角度の間隔）を狭くさせているので、分配光の高次モード光をカットオフさせるような導波路幅としつつ、ギャップ部〔図３２（ｃ）の符号１２３参照〕のごとき損失原因を低減させている。
【００７１】
すなわち、入力スラブ２側の各チャネル導波路３の端部６−１に入射された分配光は、高次モードがカットオフされて伝搬する。また、１次モードについては導波路６１ａ−１，６１ａ−２が合流する部分Ｃ１において相殺されるため、結果として０次モード光のみが伝搬されて、分配光の損失を低減させている。
このように、本発明の第２実施形態にかかる波長分波装置によれば、チャネル導波路３と入力スラブ２とが光学的に接続される接続個所の間隔を狭くしているので、第１実施形態の場合と同様に、入力スラブ２とチャネル導波路３との接続損失を低減させることができる。
【００７２】
（ｃ）第３実施形態の説明
図９は本発明の第３実施形態にかかる波長分波装置として機能するＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−２の要部を示す模式図であって、前述の各実施形態の場合と同様に、特にＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−２を構成する光導波路デバイスにおけるコアのパターンに着目して示すものである。
【００７３】
第３実施形態にかかるＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−２においても、前述の各実施形態の場合と同様、コアが、上下左右をアンダークラッド又はオーバークラッドによって取り囲まれるように形成され、光がコア内に閉じ込められて伝搬できるようになっている。
また、第３実施形態におけるＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−２は、前述の各実施形態におけるもの（符号１０，１０−１参照）に比して、チャネル導波路３−２の構成が異なっているが、これ以外の構成については、前述の各実施形態の場合と同様である。即ち、コアには、第３実施形態特有の特徴を有するチャネル導波路３−２とともに、前述の各実施形態におけるものと同様の入力導波路１，入力スラブ２，出力スラブ４及び出力導波路５として機能するパターンが一体に形成されている。
【００７４】
すなわち、各チャネル導波路３−２における端部６−２は、図１０に示すように、入力スラブ２からの分配光を入力する４本の１次分岐接続枝６１１と、１次分岐接続枝６１１からの分配光について光学的に結合する１次合流部６１２とを有してなる２組の１次結合部６１０と、１次結合部６１０にて結合された分配光を入力する２本の２次分岐接続枝６２１と、２次分岐接続枝６２１からの前記分配光について光学的に結合する２次合流部６２２とを有してなる２次結合部６２０と、を一体形成して構成されている。
【００７５】
すなわち、第３実施形態におけるＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−２では、一本のチャネル導波路３−２が入力スラブ２と４つの接続個所をもって一体に形成されている。換言すれば、上述の１次結合部６１０および２次結合部６２０が、複数の分配光について光学的に結合して伝搬させる結合用導波路として構成され、これらの結合用導波路としての１次結合部６１０および２次結合部６２０が２段のツリー状にタンデム接続されるようになっているのである。
【００７６】
また、各チャネル導波路３−２における４本の１次分岐接続枝６１１は、各チャネル導波路３−２の入力スラブ２側の端部６における中心軸３１（図１０参照）が、２つの１次分岐接続枝６１１で挟まれるギャップ部Ｇ２の中心を通過し、且つ、その延長線が入射光拡散中心２１（図９参照）を通過するようになっている。換言すれば、各チャネル導波路３−２における端部６−２の中心軸３１が入射光の光軸と一致するようになっている。
【００７７】
なお、図１０において、１次分岐接続枝６１１の幅は7μm程度、１次分岐接続枝６１１間の間隔ｄｃ１１は16μm程度とすることができる。
すなわち、図９，１０に示すチャネル導波路３−２においては、分岐接続枝としての導波路６１１，６１２が、高次モードがカットオフされるように例えば7μm程度の一定幅の導波路で構成されているので、例えば入射光が導波路６１１に入射すると、この導波路６１１では０次モードのみが伝搬するため損失が生じない。
【００７８】
同様に、２次結合部６２０の２次分岐接続枝６２１においては、１次結合部６１０からの分配光について伝搬するようになっているが、この２次分岐接続枝６２１においても例えば７μm程度の一定幅の導波路で構成されているので、０次モードのみが伝搬するようになっている。なお、１次合流部６１２および２次合流部６２２においては、前述の第１実施形態における対応部分（図１〜図５の符号６９参照）の場合と同様、上流の各分岐接続枝６１１，６２１からの分配光について励振された高次モード（１次モード）を相殺できる幅となるように形成されている。
【００７９】
本発明の第３実施形態にかかる波長分波装置によれば、入力スラブ２およびチャネル導波路３の接続部２４の間隔を更に小さくできるので、ギャップ部（図３２（ｃ）の符号１２３参照）によって生じる損失分を更に低減させることができる。加えて、前述の各実施形態の場合よりも、出力スラブ４とチャネル導波路３−２との接続部４４におけるチャネル導波路間隔を拡大させることができ、チャネル導波路３−２の端部７における光の干渉をさらに抑圧でき、特に光の干渉（結合）が生じやすい屈折率差が小さい導波路を用いる場合の干渉（結合）防止に有効である。
【００８０】
さらに、上述の第３実施形態においては、チャネル導波路３−２の端部６−２を、１次結合部６１０および２次結合部６２０とを２段のツリー状にタンデム接続して構成しているが、本発明によればこれに限定されず、結合用導波路として上述の１次結合部６１０および２次結合部６２０の構成と同様の構成を用いることにより、２段よりも多段のツリー状となるようにタンデム接続して構成してもよい。
【００８１】
また、上述の第３実施形態にかかる波長分波装置として機能するＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−２においては、例えば図１１に示すように、各１次分岐接続枝６１１を、その中心軸３２ｃを入射光拡散中心２１からの光軸に一致すように形成することもでき、このように構成することにより前述の図１１の場合と同様の利点もある。
【００８２】
（ｄ）第４実施形態の説明
図１２〜図１４は本発明の第４実施形態を示す図であり、図１２は本発明の第４実施形態にかかる波長分波装置として機能するＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−３の要部を示す模式図であって、前述の各実施形態の場合と同様に、特にＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−３を構成する光導波路デバイスにおけるコアのパターンに着目して示すものである。また、図１３は入力導波路１，入力スラブ２およびチャネル導波路３−３の一部を拡大して示す模式図であり、図１４は入力スラブ２側における１本のチャネル導波路３−３の端部６−３を示す模式図である。
【００８３】
第４実施形態にかかるＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−３においても、前述の各実施形態の場合と同様、コアが、上下左右をアンダークラッド又はオーバークラッドにより取り囲まれるように形成され、光がコア内に閉じ込められて伝搬できるようになっている。
また、第４実施形態におけるＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−３は、前述の第１実施形態におけるもの（符号１０参照）に比して、チャネル導波路３−３の構成が異なっているが、これ以外の構成については、前述の各実施形態の場合と同様である。即ち、コアには、第４実施形態特有の特徴を有するチャネル導波路３−３とともに、前述の各実施形態におけるものと同様の入力導波路１，入力スラブ２，出力スラブ４及び出力導波路５として機能するパターンが一体に形成されている。なお、図１２〜図１４中において、前述の各実施形態を示す図と同様の符号は、ほぼ同一の部分を示している。
【００８４】
また、第４実施形態にかかるチャネル導波路３−３は、入力スラブ２に光学的に接続される近傍部分のチャネル導波路３−３、即ち入力スラブ２側のチャネル導波路３−３の端部６−３が、特徴的なコアパターンをそなえている。
すなわち、第４実施形態のＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−３（図１２または図１３参照）のチャネル導波路３−３の端部６−３は、図１４に示すように、入力スラブ２との接続部２４においては、幅Ｗｐの狭い幅で、入力スラブ２から離れるに従ってＷ０まで広がるテーパ部６５ｐを有する。ここで、例えば、Ｗ０を７μｍ，Ｗｐを２μｍとすると、入力スラブ２とチャネル導波路３との接続損失を、第１実施形態又は第２実施形態の場合よりも低減することができる。
【００８５】
ここで、２本の分岐接続枝６５は、幅が入力スラブ２に近づくに従ってテーパ状に狭くなるパターンを有するテーパ部６５ｐをそなえている。換言すれば、テーパ部６５ｐを有する２つの分岐接続枝６５と合流部６９とを端部６−３にそなえたチャネル導波路３−３が、入力スラブ２と一体形成して、入力スラブ２とチャネル導波路３−３とを光学的に接続しているのである。
【００８６】
なお、これらの分岐接続枝６５は、図１４に示すように、各チャネル導波路３−３の端部６−３における中心軸３３ｂが、２本の分岐接続枝６５で挟まれるギャップ部Ｇ１の中心を通過し、且つ、その延長線が入射光拡散中心２１を通過するようになっている。
次に、第４実施形態のＭＵＸ／ＤＥＭＵＸについて、入力スラブ２とチャネル導波路３との接続損失が低下する理由を、図１５（ａ）と図１５（ｂ）との比較によって説明する。
【００８７】
図１５（ａ）は第４実施形態におけるＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−３（図１２参照）の入力側接続部６−３の動作を説明するための図であり、図１５（ｂ）は第１実施形態におけるＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０（図１参照）の入力側接続部６の動作を説明するための図である。
この図１５（ｂ）に従って、分岐接続枝６１のコア幅は７μｍの一定なので、分岐接続枝６１の先端部分Ｄ１の電界強度分布８１は、分岐接続枝６１の部分Ｄ２の電界強度分布８４ａと同一である。このとき、第１実施形態のＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０の入力スラブ２とチャネル導波路３との結合効率は、チャネル導波路３に入射する直前の入射光８と、チャネル導波路３の分岐接続枝６１を伝搬する予定の０次モード光の電界強度分布８１の重畳積分（integration over the area of overlap between the normalized optical field 8 and 81）に等しくなる。なお、この計算方法は、例えば、"IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS. VOL. 28 No. 12. pp. 2729 (1992)"に記載されている。
【００８８】
入射光８は、入力スラブ２にて拡散された光の電界強度分布であるので、その幅は広い。これに対して、電界強度分布８１は、幅７μｍのコア５１に励振されるモードであるので狭い。
このように、結合する電界強度の幅の比が大きくなると結合損失が増加する。
これに対して、第４実施形態のＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−３に用いられる分岐接続枝６１の先端部分は細いので、先端部分に励振される導波モード８３は、幅が広い。この結果、入射光８と電界強度分布８１との幅の比が小さくなり、結合損失が低下する。
【００８９】
これに対し、第４実施形態のごとくテーパ部６５ｐを有する分岐接接続枝６５をそなえて構成した場合には、図１５（ａ）に示すように、入力導波路１から放射され入力スラブ２を伝搬してスラブ境界線２２に達した入射光の電界強度分布８となるのに対して、分岐接続枝６５の先端部分Ｄ１に励振される導波モードの電界強度分布は符号８３のようになり、また、分岐接続枝６５のテーパ部６５ｐが終了した部分Ｄ２に励振される導波モードの電界強度分布は符号８４のようになる。
【００９０】
なお、この図１５（ａ）において、分岐接続枝６５は、テーパ部６５ｐによって先端部分Ｄ１から離れるに従って幅が広がるようになっているが、このテーパ部６５ｐによる幅の広がりが終了した部分Ｄ２における導波路幅Ｗ0を７μm程度とし、先端部分Ｄ１における導波路幅Ｗpを2μm程度とし、テーパ部６５ｐの長さＬｐを2.5mm程度とすることができる。
【００９１】
ここで、本実施形態にかかるチャネル導波路はシングルモード導波路により構成されているので、導波路幅がおよそ１／２より細くなると電界分布が広がる性質がある。即ち、図１５（ａ），図１５（ｂ）に示すように、分岐接続枝６５における先端部分Ｄ１の電界強度分布８３は、分岐接続枝６１の対応部分の電界強度分布８１よりも広く（即ち強度分布の波形が平坦に）なる。
【００９２】
なお、分岐接続枝６１における先端部分Ｄ１，Ｄ２における電界強度分布８１，８４ａおよび分岐接続枝６５における先端部分Ｄ２における電界強度分布８４は、励振される部分のコア幅が等しいので、その幅及び形状も等しくなる。
ここで、それぞれの分岐接続枝６１，６５のスラブ境界線２２における光の結合効率は、入射光の電界強度分布８と導波路に励振される各導波モードの電界強度分布８１，８３との重畳積分〔例えば、河野健治著「光デバイスのための光結合系の基礎と応用」現代工学社、３１頁、式（３．１−７）参照〕に等しくなるが、この重畳積分により、分岐接続枝６５の構成のほうが、分岐接続枝６１の構成よりも結合効率が高くなる（即ち低損失になる）結果を得ることができる。
【００９３】
したがって、テーパ部６５ｐを有する分岐接続枝６５を構成することにより、テーパ部６５ｐを有さずに分岐接続枝を構成した場合に比して、スラブ境界線２２における入力スラブ２とチャネル導波路３−３との接続損失を低下させることができるのである。
このように、本発明の第４実施形態にかかる波長分波装置によれば、入力スラブ２に光学的に接続される近傍部分のチャネル導波路３−３が、２本の分岐接続枝６５と、分岐接続枝６５からの分配光について光学的に結合する合流部６９とを一体形成して構成され、前述の第１実施形態の場合と同様の利点があるほか、更に分岐接続枝６５が、テーパ部６５ｐにより、入力スラブ２に近づくに従ってテーパ状に狭くなる幅を有するように形成されているので、テーパ部６５ｐをそなえていない構成の場合に比しても、入力スラブ２と各チャネル導波路３との接続損失を低減させることができる利点がある。
【００９４】
なお、上述の第４実施形態においては、各チャネル導波路３−３における端部６−３の中心軸３３ｂが入射光の光軸と一致するようになっているが、本発明によれば更に、例えば図１６に示すように、各分岐接続枝６５の中心軸３３ａが、入射光拡散中心２１からの延長線上に配置されるように分岐接続枝６５を構成してもよい。
【００９５】
換言すれば、この図１６に示す各チャネル導波路３−３の分岐接続枝６５は、その中心軸３３ａが共にスラブ境界線２２をなす円弧の接線に垂直になるように配置されており、このように分岐接続枝６５を構成することにより、上述の実施形態の場合に比しても結合損失をより低下させ、分配光の入射効率を更に高めることができる。
【００９６】
また、本発明に係るＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−３と従来のＭＵＸ／ＤＥＭＵＸとの動作について、図１７および図１８を用いて対比する。
図１７は従来のＭＡＸ／ＤＥＭＵＸの場合である。この場合、入力導波路１０１から入射した入射光８がチャネル導波路１０３のテーパ部１６２に結合すると、０次モード光８０ａ以外に、２次モード光８２が励振される。ここで、０次モード光８０ａは、テーパ部１６２を伝搬して幅が狭い部分に達すると、８０ｂになるが、２次モード光８２は、図にＰ２２と示したように、テーパ部１６２を伝搬するうちに、チャネル導波路１０３の外に放射された損失となる。
【００９７】
次に、これに対して、図１８に示すものは、本実施形態例におけるものである。この場合、入射光８がチャネル導波路に結合すると０次モード光８０ｃだけが励振される。２つの枝に励振された０次モード光８０ｃ光は、分岐接続枝６１を伝搬し二つの枝が一つになる部分で合波される。この際に、上の枝を伝搬する光は、０次モード光８０ｅ１と一次モード光８３１との和で表される。また、下の枝を伝搬する光は、０次モード光８０ｅ２と一次モード光８３２との和で表される。そして、８３１および８３２と８０ｅ１および８０ｅ２とが合波されると、８３１と８３２とが相互に相殺されて消滅する。このため、８３１と８３２とが合波することによる損失は生じない。また、８０ｅ１と８０ｅ２とは、０次モードで位相が一致するので、相互に強め合いチャネル導波路３に閉じ込められて伝搬する。従って、従来例のように、高次モードの放射による損失を生じず、低損失となる。
【００９８】
この図１８に示す構成において、入力スラブ２を介してチャネル導波路３−３を伝搬する光は、分岐接続枝６５内においては、前述のチャネル導波路１０３−１を伝搬する光に比べて、コアの外部に放射される光量が格段に少なくなっており、光損失が大幅に改善できるようになっている。この場合においては、図１７に示す構成の場合は−１６．４dB程度、図１８に示す構成の場合は−１４．７dB程度となり、１．７dB程度の損失低減効果を得ている。
【００９９】
また、シミュレーションによれば、第４実施形態に係る波長分波装置１０−３によって、従来の波長分波装置（図２８参照）よりも、１．７ｄＢの損失低減効果が認められた。
（ｅ）第５実施形態の説明
図１９〜図２１は本発明の第５実施形態を示す図であり、図１９は本発明の第５実施形態にかかる波長分波装置として機能するＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−４の要部を示す模式図であって、前述の各実施形態の場合と同様に、特に波長合分波装置１０−４を構成する光導波路デバイスにおけるコアのパターンに着目して示すものである。また、図２０は入力導波路１，入力スラブ２およびチャネル導波路３−４の一部を拡大して示す模式図であり、図２１は入力スラブ２側における１本のチャネル導波路３−４の端部６−４を示す模式図である。
【０１００】
第５実施形態にかかるＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−４においても、前述の各実施形態の場合と同様、コアが、上下左右をアンダークラッド又はオーバークラッドにより取り囲まれるように形成され、光がコア内に閉じ込められて伝搬できるようになっている。
また、第５実施形態におけるＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−４は、前述の第４実施形態におけるもの（符号１０−３参照）に比して、チャネル導波路３−４の構成が異なっているが、これ以外の構成については、前述の各実施形態の場合と同様である。即ち、コアには、第５実施形態特有の特徴を有するチャネル導波路３−４とともに、前述の各実施形態におけるものと同様の入力導波路１，入力スラブ２，出力スラブ４及び出力導波路５として機能するパターンが一体に形成されている。なお、図１９〜図２１中において、前述の各実施形態を示す図と同様の符号は、ほぼ同一の部分を示している。
【０１０１】
また、第５実施形態にかかるチャネル導波路３−４は、入力スラブ２に光学的に接続される近傍部分のチャネル導波路３−４、即ち入力スラブ２側のチャネル導波路３−４の端部６−４が、特徴的なコアパターンをそなえている。
すなわち、第５実施形態に係るＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−４（図１９または図２０参照）のチャネル導波路３−４の端部６−４は、図２１に示すように、入力スラブ２との接続部２４においては、幅Ｗｐの狭い幅で、入力スラブ２から一定距離離れるまで、その幅が一定の部分６６ｓと、入力スラブ２から離れるに従って、Ｗ０まで広がるテーパ部６６ｐを有する。
【０１０２】
ここで、例えば、Ｗ０を７μｍとし、Ｗｐを２μｍとすると、入力スラブ２とチャネル導波路３との接続損失を、第４実施形態で得られる接続損失よりも低減させることができる。
ここで、テーパ部６６ｐは、合流部６９側から入力スラブ２に近づくに従ってテーパ状に狭くなる幅を有するものであり、幅一定狭幅導波路部６６ｓは、入力スラブ２とテーパ部６６ｐとを光学的に接続しテーパ部６６ｐの幅が最も幅が狭い部分と同程度の幅で且つほぼ一定幅を有するものである。
【０１０３】
ここで、テーパ部６５ｐの長さＬｐを800mm、幅一定狭幅導波路部６６ｓの長さLsを200μmとすることができる。
なお、図２１に示すように、各チャネル導波路３−４の端部６−４における中心軸３３ｂが、２本の分岐接続枝６６で挟まれるギャップ部Ｇ１の中心を通過し、且つ、その延長線が入射光拡散中心２１を通過するようになっている。換言すれば、各チャネル導波路３における端部６−４の中心軸３３ｂが、入射光の光軸と一致するようになっている。
【０１０４】
また、第５実施形態にかかる光合分波装置１０−４では、テーパ部６６ｐおよび幅一定狭幅導波路部６６をそなえている場合により、第４実施形態のごとき分岐接続枝６５をそなえて構成した光合分波装置１０−３に比して、入力スラブ２とチャネル導波路３−３との接続損失を、より低減させることができる。
ここで、第５実施形態に係るＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−４により、入力スラブ２とチャネル導波路３との接続損失が低下する理由を、図２２（ａ）と図２２（ｂ）との比較により説明する。
【０１０５】
図２２（ａ）は第５実施形態におけるＭＵＸ／ＤＥＭＵＸの入力側接続部６−３の動作を説明するための図であり、図２２（ｂ）は第４実施形態におけるＭＵＸ／ＤＥＭＵＸの入力側接続部６の動作を説明するための図である。
ここで、図２２（ａ）に示す分岐枝６６の先端Ｄ１に励振される電界分布は符号８３ａで表されている。
【０１０６】
図２２（ｂ）に示す入力導波路１から放射され入力スラブ２を伝搬してスラブ境界線２２に達した光の電界強度分布８に対し、幅一定狭幅導波路部６６ｓの先端部分Ｄ１に励振される導波モードの電界強度分布は符号８３で示すものになり、また、分岐接続枝６５のテーパ部６５ｐが終了した部分Ｄ２に励振される導波モードの電界強度分布については符号８４のようになる。
【０１０７】
ここで、図２２（ｂ）に示すように、第１実施形態のＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０に用いられる分岐接続枝６５の場合、分岐接続枝６５の幅が最小（２μｍ）になるのは、ちょうど、スラブ境界線２２の部分だけである。分岐接続枝６５を伝搬する光が２μｍのコア幅に相当する電界強度分布となるには、その光が少なくとも波長よりも長い距離をコアを伝搬することが必要である。ここで、実際上、その光が波長の１０倍以上の長さのコアを伝搬することが必要である。
【０１０８】
しかし、図２２（ｂ）に示す分岐接続枝６５の幅が２μｍの部分の長さは、限りなく０に近く、必要とされる長さより短いので、入力スラブ２近傍で励振されるモードの電界強度分布の幅は、コア幅２μｍのコアに励振される電界強度分布の幅よりも狭くなる。
この結果、結合損失は、分岐接続枝６５の幅が２μｍの場合に期待される結合損失よりも大きくなる。
【０１０９】
これに対して、第５実施形態の入力側接続部６−４に対応する図２２（ａ）の場合には、分岐接続枝６６の先端部のコア幅を波長の１０倍以上の長さにわたって２μｍの一定にすることができる。
このため、分岐枝６６の先端Ｄ１に励振される電界分布は、導波路幅が２μｍの場合に相当する広さの電界分布８３ａまで広がる。この光がテーパ部６６ｐを伝搬するうちに電界分布が変化し、テーパ部６６ｐが終了した部分Ｄ２に達すると、電界強度８４となる。この結果、入力スラブ２とチャネル導波路３との結合損失が、分岐接続枝６６の幅が２μｍとなった場合に相当する値まで低下する。
【０１１０】
また、テーパ部６５ｐの長さＬｐを800mm程度、幅一定狭幅導波路部６６ｓの長さLsを200μm程度とすることができる。
なお、上述の第５実施形態においては、各チャネル導波路３−４における端部６−４の中心軸３３ｂが入射光の光軸と一致するようになっているが、本発明によれば更に、例えば図２３に示すチャネル導波路３−４ａのように、中心軸３３ａが、入射光拡散中心２１からの延長線上に配置されるように分岐接続枝６６ａを構成してもよい。
【０１１１】
換言すれば、この図２３に示す各チャネル導波路３−４ａの分岐接続枝６６ａは、その中心軸３３ａが共にスラブ境界線２２をなす円弧の接線に垂直になるように配置することができる。このように分岐接続枝６６ａを構成することにより、上述の実施形態の場合に比しても結合損失をより低下させ、分配光の入射効率を更に高めることができる。
【０１１２】
（ｆ）その他
また、上述の第３実施形態にかかるＭＵＸ／ＤＥＭＵＸとして機能するＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０−２においては、各チャネル導波路３−２における端部６−２の１次分岐接続枝６１１を、その中心軸３２ｂが平行となるように、かつ一定幅の導波路となるように形成されているが、本発明によればこれに限定されず、例えば図２４〜図２７に示すような態様にて各チャネル導波路３−２１〜３−２４の端部６−２１〜６−２４を構成することができる。
【０１１３】
すなわち、図２４に示すように、各チャネル導波路３−２１の端部６−２１について、図１２〜図１４と同様のテーパ部６５ｐを有する１次分岐接続枝６５１をそなえて構成することもでき、このように構成することにより前述の第４実施形態の場合と同様の利点もある。
さらに、例えば図２５に示すように、各チャネル導波路３−２２の端部６−２２における１次分岐接続枝６５１を、第４実施形態の場合（図１２〜図１４参照）と同様のテーパ部６５ｐをそなえるとともに、その中心軸３２ｃが入射光の光軸と一致するように構成してもよく、このように構成することにより、第４実施形態の場合と同様の利点があるほか、図１１の場合と同様、入力スラブ２とチャネル導波路３−２との結合損失をより一層低減させることに寄与する。
【０１１４】
また、例えば図２６に示すように、各チャネル導波路３−２３の端部６−２３における１次分岐接続枝６６１を、第５実施形態の場合（図１９〜図２１参照）と同様のテーパ部６６ｐ及び幅一定部６６ｓをそなえてなる１次分岐接続枝６６１をそなえて構成してもよく、このように構成することにより、前述の第５実施形態の場合と同様の利点をも得ることができる。
【０１１５】
さらに、例えば図２７に示すように、各チャネル導波路３−２４の端部６−２４における１次分岐接続枝６６１を、第５実施形態の場合（図１９〜図２１参照）と同様のテーパ部６６ｐ及び幅一定部６６ｓをそなえるとともに、各分岐接続枝６６１を、その中心軸３２ｃが入射光の光軸と一致するように構成してもよく、このように構成することにより、第５実施形態の場合と同様の利点があるほか、図１１の場合と同様、入力スラブ２とチャネル導波路３−２との結合損失をより一層低減させることに寄与する。
【０１１６】
さらに、上述の第２実施形態における低屈折率島状領域３４を、第２実施形態以外の他の実施形態における態様のチャネル導波路に適用することも、もちろん可能である。
さらに、本発明によれば、上述の各実施形態にて開示された実施態様のほか、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【０１１７】
（ｇ）付記
（付記１）  基板上に、
波長多重された複数チャネルの光を伝搬する第１導波路と、
該第１導波路から入力された光を拡散させる第１スラブと、
所定の導波路長差を持って順次長さが設定され、該第１スラブにて拡散した光を分配入力されて伝搬する複数のチャネル導波路と、
該チャネル導波路にて伝搬された各分配光を入力されて、波長分離された光を集光する第２スラブと、
該第２スラブにて集光された光を伝搬する第２導波路と、が形成されるとともに、
上記のチャネル導波路と第１スラブとを光学的に接続する接続個所の数が、上記のチャネル導波路と第２スラブとが接続される接続個所の数よりも多くなるように構成されたことを特徴とする、波長分波装置。
【０１１８】
（付記２）  基板上に、
波長多重された複数チャネルの光を伝搬する第１導波路と、
該第１導波路から入力された光を拡散させる第１スラブと、
所定の導波路長差を持って順次長さが設定され、該第１スラブにて拡散した光を分配入力されて伝搬する複数のチャネル導波路と、
該チャネル導波路にて伝搬された各分配光を入力されて、波長分離された光を集光する第２スラブと、
該第２スラブにて集光された光を伝搬する第２導波路と、が形成されるとともに、
該第１スラブに光学的に接続される近傍部分のチャネル導波路が、該第１スラブからの前記分配光を入力する複数本の分岐接続枝と、該分岐接続枝からの前記分配光について光学的に結合する合流部とを一体形成して構成されたことを
特徴とする、波長分波装置。
【０１１９】
（付記３）  該分岐接続枝が、入力される前記分配光の高次モード光がカットオフされるような幅を有するように構成され、且つ該合流部における結合接点が、入力される分配光の高次モード光が励振され得る幅となるように形成されたことを特徴とする、付記２記載の波長分波装置。
（付記４）  該分岐接続枝が、上記の合流部側から第１スラブに近づくに従ってテーパ状に狭くなる幅を有するように形成されたことを特徴とする、付記２または３記載の波長分波装置。
【０１２０】
（付記５）  該分岐接続枝が、上記の合流部側から第１スラブに近づくに従ってテーパ状に狭くなる幅を有するテーパ部と、上記の第１スラブとテーパ部とを光学的に接続し上記のテーパ部の幅が最も幅が狭い部分と同程度の幅で且つほぼ一定幅を有する幅一定狭幅導波路と、により構成されたことを特徴とする、付記２または３記載の波長分波装置。
【０１２１】
（付記６）  基板上に、
波長多重された複数チャネルの光を伝搬する第１導波路と、
該第１導波路から入力された光を拡散させる第１スラブと、
所定の導波路長差を持って順次長さが設定され、該第１スラブにて拡散した光を分配入力されて伝搬する複数のチャネル導波路と、
該チャネル導波路にて伝搬された各分配光を入力されて、波長分離された光を集光する第２スラブと、
該第２スラブにて集光された光を伝搬する第２導波路と、が形成されるとともに、
該第１スラブに光学的に接続される近傍部分のチャネル導波路が、
該第１スラブからの前記分配光を入力する複数本の１次分岐接続枝と、該１次分岐接続枝からの前記分配光について光学的に結合する１次合流部とを有してなる複数組の１次結合部と、
該１次結合部にて結合された前記分配光を入力する複数本の２次分岐接続枝と、該２次分岐接続枝からの前記分配光について光学的に結合する２次合流部とを有してなる２次結合部と、を一体形成して構成されたことを
特徴とする、波長分波装置。
【０１２２】
（付記７）  該１次分岐接続枝が、入力される前記分配光の高次モード光がカットオフされるような幅を有するように構成され、且つ該合流部における結合接点が、入力される分配光の高次モード光が励振され得る幅となるように形成されたことを特徴とする、付記６記載の波長分波装置。
（付記８）  該分岐接続枝が、上記の合流部側から第１スラブに近づくに従ってテーパ状に狭くなる幅を有するように形成されたことを特徴とする、付記６または７記載の波長分波装置。
【０１２３】
（付記９）  該分岐接続枝が、上記の合流部側から第１スラブに近づくに従ってテーパ状に狭くなる幅を有するテーパ部と、上記の第１スラブとテーパ部とを光学的に接続し上記のテーパ部の幅が最も幅が狭い部分と同程度の幅で且つほぼ一定幅を有する幅一定狭幅導波路と、により構成されたことを特徴とする、付記６または７記載の波長分波装置。
【０１２４】
（付記１０）  基板上に、
波長多重された複数チャネルの光を伝搬する第１導波路と、
該第１導波路から入力された光を拡散させる第１スラブと、
所定の導波路長差を持って順次長さが設定され、該第１スラブにて拡散した光を分配入力されて伝搬する複数のチャネル導波路と、
該チャネル導波路にて伝搬された各分配光を入力されて、波長分離された光を集光する第２スラブと、
該第２スラブにて集光された光を伝搬する第２導波路と、が形成されるとともに、
該チャネル導波路が、
該第１スラブとの接続個所が分配光の高次モード光が励振され得る幅を有するとともに、該第１スラブから離れるに従ってテーパ状に狭くなる幅を有するように形成されるとともに、
該チャネル導波路よりも低屈折率の島状形成領域が、該第１スラブに光学的に接続される近傍部分のチャネル導波路を複数に仕切るように設けられたことを特徴とする、波長分波装置。
【０１２５】
（付記１１）  該島状形成領域によって仕切られたチャネル導波路が、入力される前記分配光の高次モード光がカットオフされるような導波路として構成され且つ前記仕切られたチャネル導波路が結合する部分の導波路幅が、入力される分配光の高次モード光が励振され得る幅となるように形成されたことを特徴とする、付記１０記載の波長分波装置。
【０１２６】
（付記１２）  上記の第１スラブにおけるチャネル導波路との接続界面が、前記拡散入力される光の拡散中心を中心とする円弧状に形成されていることを特徴とする、付記１〜１１のいずれか１項記載の波長分波装置。
（付記１３）  該第１スラブに光学的に接続される近傍部分のチャネル導波路の中心軸が前記拡散中心からの延長線上に配置されるように構成されたことを特徴とする、付記１２記載の波長分波装置。
【０１２７】
（付記１４）  上記の第１スラブにおけるチャネル導波路との接続界面が、前記拡散入力される光の拡散中心を中心とする円弧状に形成されるとともに、
各分岐接続枝の中心軸が、前記拡散中心からの延長線上に配置されるように構成されたことを特徴とする、付記２〜５のいずれか１項記載の波長分波装置。
（付記１５）  上記の第１スラブにおけるチャネル導波路との接続界面が、前記拡散入力される光の拡散中心を中心とする円弧状に形成されるとともに、
各１次分岐接続枝の中心軸が、前記拡散中心からの延長線上に配置されるように構成されたことを特徴とする、付記７記載の波長分波装置。
【０１２８】
（付記１６）  基板上に、
波長多重された複数チャネルの光を伝搬する第１導波路と、
該第１導波路から入力された光を拡散させる第１スラブと、
所定の導波路長差を持って順次長さが設定され、該第１スラブにて拡散した光を分配入力されて伝搬する複数のチャネル導波路と、
該チャネル導波路にて伝搬された各分配光を入力されて、波長分離された光を集光する第２スラブと、
該第２スラブにて集光された光を伝搬する第２導波路と、が形成されるとともに、
該第１スラブに光学的に接続される近傍部分のチャネル導波路が、複数の分配光について光学的に結合して伝搬させる結合用導波路が複数段ツリー状にタンデム接続されるように形成されたことを
特徴とする、波長分波装置。
【０１２９】
（付記１７）  複数の波長の光からなる波長多重光をガイドして出力する入力導波路と、
該入力導波路から出力された波長多重光を拡散する第１スラブと、
該第１スラブにて拡散された波長多重光を該複数の波長に応じて分離しその分離光を伝搬させる複数の導波路からなり、該複数の導波路が該複数の導波路のうちの隣接する導波路の光路長の差が一定となるように形成された複数のチャネル導波路と、
該複数のチャネル導波路からの複数の分離光を収束する出力スラブとをそなえて構成されたことを特徴とする、波長分波装置。
【０１３０】
（付記１８）  該複数のチャネル導波路を構成する部分のうちの該第１スラブ近傍に位置する第１のスラブ境界線の形状が、
該第１スラブに設けられた拡散中心部を中心とする所定半径を有する円弧であるように構成されたことを特徴とする、付記１７記載の波長分波装置。
（付記１９）  該第１スラブが、
該拡散中心部から同一位相で該波長多重光を拡散出力するように構成されたことを特徴とする、付記１８記載の波長分波装置。
【０１３１】
（付記２０）  該複数のチャネル導波路が、それぞれ、
該光路長の差に基づいて該分離光のそれぞれが位相差を生じるように構成されたことを特徴とする、付記１７記載の波長分波装置。
（付記２１）  該複数のチャネル導波路が、それぞれ、
該光路長の差を、該波長多重光に含まれる中心波長の整数倍の次数に設定するように構成されたことを特徴とする、付記１７記載の波長分波装置。
【０１３２】
（付記２２）  該複数のチャネル導波路を構成する部分のうちの該第２スラブ近傍に位置する第２のスラブ境界線の形状が、
所定半径を有する円弧であるように構成されたことを特徴とする、付記１７記載の波長分波装置。
（付記２３）  該第２スラブが、
該第２のスラブ境界線から出力される光の波長と、該波長多重光に含まれる中心波長とに基づいて、該複数の分離光を収束するように構成されたことを特徴とする、付記２２記載の波長分波装置。
【０１３３】
（付記２４）  少なくとも２端子を有し、一方の端子が所望の波長を有する光の収束位置に設けられるとともに、他方の端子が出力端子として使用される第２導波路をそなえて構成されたことを特徴とする、付記１７〜付記２３のいずれか一に記載の波長分波装置。
【０１３４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の波長分波装置によれば、以下のような作用効果ないし利点がある。
１．チャネル導波路と第１スラブとが光学的に接続される接続個所の間隔ｄｃ１１およびｄｃ１２、換言すれば、第１スラブ側のチャネル導波路の端部チャネル導波路に入射される分配光の角度ピッチ狭くさせているので、第１スラブとチャネル導波路との接続損失を低減させることができる。
【０１３５】
２．第１スラブと第２スラブの大きさを対称にした場合でも、チャネル導波路と第２スラブとが光学的に接続される接続個所の間隔ｄｃ２を広く保ったままで、チャネル導波路と第１スラブとが光学的に接続される接続個所の間隔（ｄｃ１１及びｄｃ１２）を狭くできるため、第２スラブ近傍において、チャネル導波路を伝搬する光の干渉（結合）が防止できるとともに、デバイス設計を容易にしながら、第１スラブとチャネル導波路との接続損失を低減させることができる利点がある。
【０１３６】
３．分岐接続枝の幅を第１スラブから入力される分配光の高次モード光がカットオフされるような幅Ｗ２を有するように形成するとともに、合流部における結合接点の幅Ｗ１を入力される分配光の高次モード光が励振され得る幅となるように形成しているので、高次モードの励振による損失を抑圧させることができる利点もある。
【０１３７】
４．島状形成領域によって仕切られたチャネル導波路を、第１スラブから入力される分配光の高次モード光がカットオフされるように形成するとともに、合流点の幅を入力される分配光の高次モード光が励振される幅となるように形成しているので、高次モードの励振による損失を抑圧させることができる利点もある。５．各チャネル導波路の第１スラブ側の端部を、１次結合部および２次結合部が複数段のツリー上にタンデム接続されているので、一本のチャネル導波路３−２が第１スラブ２と２つ以上（この場合においては４つ）の接続個所をもって一体に形成することができ、第１スラブとチャネル導波路との結合損失を低減できる利点があるほか、第２スラブとチャネル導波路との接続部におけるチャネル導波路間隔を拡大させることができ、チャネル導波路の端部における光の干渉をさらに抑圧でき、特に光の干渉（結合）が生じやすい屈折率差が小さい導波路を用いる場合の干渉（結合）防止に有効である。
【０１３８】
６．第１スラブに光学的に接続される近傍部分のチャネル導波路が、２本の分岐接続枝と、分岐接続枝からの分配光について光学的に結合する合流部とを一体形成して構成され、更に分岐接続枝が、テーパ部により、第１スラブに近づくに従ってテーパ状に狭くなる幅を有するように形成されているので、テーパ部をそなえていない構成の場合に比しても、第１スラブと各チャネル導波路との接続損失を低減させることができる利点がある。
【０１３９】
７．第１スラブに光学的に接続される近傍部分のチャネル導波路を、２本の分岐接続枝と、分岐接続枝からの分配光について光学的に結合する合流部とを一体形成して構成され、更に分岐接続枝が、テーパ部および幅一定狭幅導波路部をそなえたことにより、テーパ部そなえながら幅一定狭幅導波路部をそなえていない構成の場合に比して、第１スラブと各チャネル導波路との接続損失を更に低減させることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態にかかる波長分波装置として機能する波長合分波装置を示す模式図である。
【図２】第１実施形態における波長合分波装置の要部を示す模式図である。
【図３】第１実施形態における波長合分波装置の要部を示す模式図である。
【図４】（ａ）は従来の波長合分波装置のチャネル導波路における光の伝搬を説明するための図であり、（ｂ）は第１実施形態における波長合分波装置の作用効果を説明するための模式図である。
【図５】第１実施形態の変形例における波長合分波装置の要部を示す模式図である。
【図６】第２実施形態にかかる波長分波装置として機能する波長合分波装置を示す模式図である。
【図７】第２実施形態における波長合分波装置の要部を示す模式図である。
【図８】（ａ）は従来の波長合分波装置のチャネル導波路における光の伝搬を説明するための図であり、（ｂ）は第２実施形態における波長合分波装置の作用効果を説明するための模式図である。
【図９】第３実施形態にかかる波長分波装置として機能する波長合分波装置を示す模式図である。
【図１０】第３実施形態における波長合分波装置の要部を示す模式図である。
【図１１】第３実施形態の変形例における波長合分波装置の要部を示す模式図である。
【図１２】第４実施形態にかかる波長分波装置として機能する波長合分波装置を示す模式図である。
【図１３】第4実施形態における波長合分波装置の要部を示す模式図である。
【図１４】第4実施形態における波長合分波装置の要部を示す模式図である。
【図１５】（ａ）は第４実施形態における波長合分波装置の入力側接続部の動作を説明するための図であり、（ｂ）は第１実施形態における波長合分波装置の入力側接続部の動作を説明するための図である。
【図１６】第４実施形態の変形例における波長合分波装置の要部を示す模式図である。
【図１７】従来の波長合分波装置のチャネル導波路における光の伝搬を説明するための図である。
【図１８】第４実施形態の変形例における波長合分波装置の作用効果を説明するための図である。
【図１９】第５実施形態にかかる波長分波装置として機能する波長合分波装置を示す模式図である。
【図２０】第５実施形態における波長合分波装置の要部を示す模式図である。
【図２１】第５実施形態における波長合分波装置の要部を示す模式図である。
【図２２】（ａ）は第５実施形態における波長合分波装置の作用効果を説明するための模式図であり、（ｂ）は図１２および図１３に示す波長合分波装置のチャネル導波路における光の伝搬を説明するための図である。
【図２３】第５実施形態の変形例における波長合分波装置の要部を示す模式図である。
【図２４】本発明の波長分波装置として機能する波長合分波装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図２５】本発明の波長分波装置として機能する波長合分波装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図２６】本発明の波長分波装置として機能する波長合分波装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図２７】本発明の波長分波装置として機能する波長合分波装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図２８】従来のＡＷＧ型の波長合分波装置の構成を示すブロック図である。
【図２９】（ａ）はＡＷＧ型の波長合分波装置の導波路の形状を示す模式図であり、（ｂ）は従来の分光装置の構成例を示す図であり、（ｃ）は導波路を用いて構成した波長合分波装置と従来の分光装置のコンポーネントとの対応を示す図である。
【図３０】（ａ），（ｂ）はともに複数のチャネル導波路のうちの隣接する３本のチャネル導波路を示す図である。
【図３１】波長合分波装置の分光装置および挿入損失の例を示す図である。
【図３２】（ａ）〜（ｃ）はいずれも第１スラブとチャネル導波路との接続部における挿入損失の発生要因を説明するための図である。
【図３３】（ａ）は挿入損失を低減させるための第１の手法について示す図であり、（ｂ）はその作用について説明する図である。
【図３４】（ａ）は挿入損失を低減させるための第２の手法について示す図であり、（ｂ）はその作用について説明する図である。
【図３５】チャネル導波路に高次モード光が励振されコアの外に放射される様子を示す図である。
【符号の説明】
１  入力導波路（第１導波路）
２  入力スラブ（第１スラブ）
３，３−１〜３−４，３−４ａ，３−２１〜３−２４  チャネル導波路
４  出力スラブ（第２スラブ）
５  出力導波路
６，６−１〜６−４，６−２１〜６−２４  端部
７  端部
８  入射光の電界強度分布
１０，１０−１〜１０−４  波長合分波装置
２１  入射光拡散中心
２２，４２  スラブ境界線
２４，４４  接続部
３１，３３ｂ  端部の中心軸
３２ａ，３２ｃ，３３ａ  分岐接続枝の中心軸
３４  低屈折率島状形成領域
６１  分岐接続枝
６１ａ−１，６１ａ−２  導波路
６２ａ  テーパ付接続枝
６５，６６，６６ａ  分岐接続枝
６５ｐ，６６ｐ  テーパ部
６６ｓ  幅一定狭幅導波路部
６９  合流部
８０ａ，８０ｂ  ０次モード
８２  ２次モード
８３，８４，８４ａ  電界強度分布
８５  導波路を伝わる光
８６  散乱され損失になる光
１００  基板
１００Ａ  周囲の領域
１０１  入力導波路
１０２，１０２−１  入力スラブ
１０３，１０３−１  チャネル導波路
１０４  出力スラブ
１０５  出力導波路
１０６，１０６−１  波長合分波装置
１０７  入力側接続部
１１０  分光装置
１１３  回折格子
１３１〜１３３  チャネル導波路
１２２，１４２  スラブ境界線
１６２  テーパ付接続枝
６１０  １次結合部
６１１  １次分岐接続枝
６１２  １次合流部
６２０  ２次結合部
６２１  ２次分岐接続枝
６２２  ２次合流部
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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