JP2003172830A

JP2003172830A - 光合分波器

Info

Publication number: JP2003172830A
Application number: JP2001370519A
Authority: JP
Inventors: Akikazu Naruse; 晃和成瀬
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2003-06-20
Also published as: US6798952B2; US20030103722A1

Abstract

(57)【要約】【課題】低損失な構造により分波光の通過域特性を最
適に平坦化することが可能な、アレイ導波路型回折格子
を用いた光合分波器を提供する。【解決手段】光入力導波路２と扇形スラブ導波路３と
を、方向性結合器２１によって接続する。方向性結合器
２１は、光入力導波路２の出射側端部により構成される
中央導波路２１ａと、その両側に並設されて出射端が扇
形スラブ導波路３に接続された並設導波路２１ｂおよび
２１ｃによって構成される。中央導波路２１ａは、出射
端に向かって徐々にコア幅が縮小するように両側部にテ
ーパが設けられ、この端部は扇形スラブ導波路３に接触
しないように配置される。また、各並設導波路２１ｂお
よび２１ｃは、一定のコア幅を有し、中央導波路２１ａ
のテーパと平行となるようにその両側に同数ずつ並設さ
れることにより、中央導波路２１ａからの光が結合され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アレイ導波路型回
折格子によって構成される光合分波器に関し、特に、低
損失な構造を有する光合分波器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ネットワーク上におけるデータト
ラフィックの爆発的増大に伴い、大容量のデータの転送
が可能なフォトニックネットワークが注目されており、
このようなネットワークの実現に向けて、波長分割多重
（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）光通信
網の構築が進められている。このＷＤＭ伝送システムに
おいて必須のデバイスである光波長合分波器としては、
平面光回路（ＰＬＣ：Planer Lightwave Circuit）技術
を用いたアレイ導波路型回折格子（ＡＷＧ：Arrayed Wa
veguide Grating）の適用が有望視されている。

【０００３】図２２は、従来のアレイ導波路型回折格子
の構成例を示す図である。図２２に示すように、アレイ
導波路型回折格子１０は、１本以上の並設された光入力
導波路１２の出射側に扇形スラブ導波路１３が接続さ
れ、この扇形スラブ導波路１３の出射側にはアレイ導波
路１４が接続され、さらにこのアレイ導波路１４の出射
側に扇形スラブ導波路１５が接続され、この扇形スラブ
導波路１５の出射側に複数の光出力導波路１６が接続さ
れた導波路構成を有している。このようなアレイ導波路
型回折格子１０は、一般に、シリコンなどの基板上に、
石英系ガラス等のコアにより上記のような導波路構成を
形成することによって実現される。

【０００４】入力側および出力側の各扇形スラブ導波路
１３および１５は、光入力導波路１２および光出力導波
路１６のうちのそれぞれ中央の導波路端に曲率中心を有
し、アレイ導波路１４における各導波路の光軸が、曲率
中心から放射状に配置された構造をなす。この構造によ
り、各扇形スラブ導波路１３および１５とアレイ導波路
１４とは凹面鏡と同じ光学配置となり、レンズと同等の
動作が得られる。また、アレイ導波路１４では、隣接す
る各導波路同士が光路長差ΔＬを有している。

【０００５】なお、光入力導波路１２や光出力導波路１
６は、例えばアレイ導波路型回折格子１０によって分波
あるいは合波される互いに異なる波長の信号光の数に対
応させて設けられるものであり、また、アレイ導波路１
４には通常、多数の導波路が設けられる。図２２では、
図の簡略化のために、光入力導波路１２を１本のみ示
し、アレイ導波路１４および光出力導波路１６のそれぞ
れの導波路数を簡略的に示してある。

【０００６】このようなアレイ導波路型回折格子１０が
光分波器として動作する場合、ＷＤＭ方式により複数の
波長λ１、λ２……λｎの光が多重化されて、光入力導
波路１２より扇形スラブ導波路１３に入射される。この
波長多重光は、扇形スラブ導波路１３内を回折によって
広がり、アレイ導波路１４の各導波路に同位相で分配さ
れる。また、アレイ導波路１４を伝播した光は、各導波
路間の光路長差ΔＬに応じた位相差が与えられ、出力側
の扇形スラブ導波路１５において互いに干渉して、光出
力導波路１６に集光される。このとき、アレイ導波路１
４において与えられる位相差が波長によって異なること
から、波長分散が生じ、波長ごとに異なる光出力導波路
１６に集光する。この結果、光入力導波路１２からの波
長多重光は、各波長λ１、λ２……λｎの光に分波され
て異なる光出力導波路１６から取り出される。

【０００７】このようなアレイ導波路型回折格子１０に
おける動作は可逆的であり、光の進行方向を逆転させれ
ば光合波器として動作する。ここで、分波される波長間
隔Δλは、近似的に次の式（１）によって表される。 Δλ＝（ｎｓ・ｄ・ｎｃ）／（ｆ・ｍ・ｎｇ）・Δｘ ……（１）ただし、ｎｓは扇形スラブ導波路１３および１５の実行
屈折率、ｄはアレイ導波路１４と扇形スラブ導波路１３
および１５との接続部における導波路ピッチ、ｎｃはア
レイ導波路１４における各導波路の実行屈折率、ｆは扇
形スラブ導波路１３および１５の焦点距離、ｍは回折次
数、ｎｇはアレイ導波路１４の群屈折率、Δｘは光出力
導波路１６の導波路間隔であり、中心波長をλ０とする
と、ｍ＝（ｎｃ・ΔＬ）／λ０である。

【０００８】次に、図２３は、上記のアレイ導波路型回
折格子１０において分波された光の通過域特性の例を示
すグラフである。図２２に示したアレイ導波路型回折格
子１０を光分波器として使用した場合に、光出力導波路
１６のそれぞれにおいて得られる光は、図２３に示すよ
うに、中心波長λ０での光強度が最も強く、その中心波
長λ０からずれるに従って光強度が大きく減衰するとい
う通過域特性を有する。しかし、実際の光通信システム
では、中心波長λ０をはさんである程度の広さの波長領
域Ｒが使用され、また伝播する光には波長の揺らぎが生
じる。従って、上記のような通過域特性を有する場合、
得られる光には波長によって光強度ずれＤ０が発生して
しまう。そこで、使用される波長領域Ｒ内で得られる光
強度が一定になるような通過域特性の平坦化が必要とな
る。

【０００９】図２４は、通過域特性が平坦化された場合
の例を示すグラフである。この図２４に示すグラフで
は、中心波長λ０を中心とした使用波長領域Ｒにおいて
スペクトルが平坦になっており、この領域での波長によ
る光強度ずれＤ１が減少し、ほぼ一定の光強度が得られ
ている。

【００１０】このように、使用する波長領域Ｒ内で一定
の光強度が得られるようにするために、従来は、光入力
導波路１２と扇形スラブ導波路１３との接続部にＹ分岐
回路を設けていた。ここで、図２５は、Ｙ分岐回路の構
成例を示す図である。また、図２６は、Ｙ分岐回路から
扇形スラブ導波路１３に出射された光のモード形状を概
念的に示す図である。なお、図２６では、光入力導波路
１２やアレイ導波路１４における導波路の並列方向をｘ
軸としている。

【００１１】図２５に示すように、Ｙ分岐回路１７は、
光入力導波路１２から扇形スラブ導波路１３への接続部
がＹ字形に分岐した形状をなす。これにより、光入力導
波路１２を伝播したシングルモードの光は、Ｙ分岐回路
１７を介して扇形スラブ導波路１３に放射されると、図
２６に示すように横方向に２つのピークが並んだモード
形状に変換される。このため、入力側の扇形スラブ導波
路１３からアレイ導波路１４を経て出力側の扇形スラブ
導波路１５に入射して集光される光も、同様に２つのピ
ークを有するモード形状を有する。

【００１２】一方、光出力導波路１６は中心波長λ０に
おいて１つのピークを有するモード形状を有している。
このモード形状と、扇形スラブ導波路１５からの２つの
ピークを有するモード形状との光結合では、近似的に２
つのモードのオーバラップ積分によって通過域特性が見
積もられる。従って、光出力導波路１６においては、図
２４のグラフのように、中心波長をはさんだ使用波長領
域内で一定の光強度を得ることが可能となる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のアレイ
導波路型回折格子１０では、光入力導波路１２と扇形ス
ラブ導波路１３との接続部にＹ分岐回路１７を設けるこ
とによって、出射光に過剰損失が生じることが問題とな
っていた。この過剰損失は、図２５に示すように、Ｙ字
形に分岐する部分に形成されるギャップ幅Ｗが大きくな
るにつれて大きくなる。

【００１４】ここで、図２７は、Ｙ分岐回路１７におけ
るギャップ幅Ｗと過剰損失との関係を示すグラフであ
る。図２７に示すように、Ｙ分岐回路１７を設けたこと
による過剰損失は、ギャップ幅Ｗの大きさに比例して増
大する。Ｙ分岐回路１７では、製造上の問題で数μｍと
いった大きさのギャップが必ず形成されてしまう。従っ
て、光出力導波路１６における通過域特性の平坦化のた
めにＹ分岐回路１７を使用する場合には、過剰損失の発
生量を大きく抑制することは不可能であった。

【００１５】また、これに加えて、上記の構成のアレイ
導波路型回折格子１０では、出力光の通過域平坦化のた
めに入力光のモード変換を行うか否かにかかわらず、入
力側の扇形スラブ導波路１３とアレイ導波路１４との間
も接続損失が発生することが問題となっていた。これ
は、以下の理由による。

【００１６】扇形スラブ導波路１３を通じてアレイ導波
１４路に入射する光のモード形状は、横方向に大きく広
がった形状となる。これに対し、アレイ導波路１４の各
導波路のモード形状は、コアの幅に応じた小さな幅を有
する形状をなすため、これらを合成したモード形状は、
扇形スラブ導波路１３のモード形状と大きく異なってい
る。従って、扇形スラブ導波路１３とアレイ導波路１４
との間にはモード不整合が生じ、各モード形状の差分に
応じた大きさの接続損失が発生してしまう。

【００１７】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであり、低損失な構造により分波光の通過域特性を
最適に平坦化することが可能な光合分波器を提供するこ
とを目的とする。

【００１８】また、低損失な構造により波長多重光の合
分波を行うことが可能な光合分波器を提供することを他
の目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、図１に示すように、１本以上の並設され
た光入力導波路２と、前記光入力導波路２の出射側に配
設された第１の扇形スラブ導波路３と、前記第１の扇形
スラブ導波路３から出射された光を伝搬し、隣接する同
士で一定値ずつ長さの異なる複数の導波路が並設された
アレイ導波路４と、前記アレイ導波路４の出射側に接続
された図示しない第２の扇形スラブ導波路と、前記第２
の扇形スラブ導波路の出射側に接続された、複数の並設
された図示しない光出力導波路によってなる導波路構造
を有する光合分波器１において、前記光入力導波路２の
前記第１の扇形スラブ導波路３側の端部において、前記
端部に向かって徐々にコア幅が縮小するようにその両側
部にテーパが設けられることにより構成され、前記第１
の扇形スラブ導波路３に接触していない中央導波路２１
ａと、一端が前記第１の扇形スラブ導波路３の入射側に
接続し、前記中央導波路２１ａの両側に同数ずつ並設さ
れた複数の並設導波路２１ｂおよび２１ｃと、を有する
対称構造の方向性結合器２１によって、前記光入力導波
路２と前記第１の扇形スラブ導波路３とが接続されるこ
とを特徴とする光合分波器１が提供される。

【００２０】このような光合分波器１では、方向性結合
器２１において、中央導波路２１ａへの入射光は、極め
て低損失で並設導波路２１ｂおよび２１ｃに結合され
て、第１の扇形スラブ導波路３に出射される。この第１
の扇形スラブ導波路３への出射光は、２つのピークを有
するモード形状となり、これにより、図示しない光出力
導波路における通過域特性が平坦化される。また、中央
導波路２１ａの両側部にテーパを設けて、出射端に向か
って徐々に幅を狭くしたことにより、並設導波路２１ｂ
および２１ｃの第１の扇形スラブ導波路３に対する出射
端の導波路間隔が狭められる。従って、中央導波路２１
ａのテーパの角度に応じて、出射光のモード形状に現れ
る２つのピーク間距離が変化し、適切な通過域特性を得
ることが可能となる。

【００２１】また、本発明では、１本以上の並設された
光入力導波路と、前記光入力導波路の出射側に接続され
た第１の扇形スラブ導波路と、前記第１の扇形スラブ導
波路から出射された光を伝搬し、隣接する同士で一定値
ずつ長さの異なる複数の導波路が並設されたアレイ導波
路と、前記アレイ導波路の出射側に接続された第２の扇
形スラブ導波路と、前記第２の扇形スラブ導波路の出射
側に接続された複数の並設された光出力導波路によって
なる導波路構造を有する光合分波器において、前記アレ
イ導波路の具備する前記各導波路の前記第１の扇形スラ
ブ導波路側の端部により構成されて、前記第１の扇形ス
ラブ導波路に接触していない中央導波路と、一端が前記
第１の扇形スラブ導波路の出射側に接続して、前記中央
導波路の両側に同数ずつ並設された複数の並設導波路
と、を有する対称構造の方向性結合器によって、前記第
１の扇形スラブ導波路と前記アレイ導波路とが接続され
ることを特徴とする光合分波器が提供される。

【００２２】このような光合分波器では、第１の扇形ス
ラブ導波路の出射光は各方向性結合器の複数の併設導波
路に入射し、各併設導波路の光は中央導波路に結合して
アレイ導波路を伝播する。アレイ導波路の各導波路の入
力端に対して複数の併設導波路が接続される構造によ
り、第１の扇形スラブ導波路の出射端に接続される導波
路数が増えることから、第１の扇形スラブ導波路内の光
のモード形状に、複数の併設導波路のモード形状が近づ
き、接続損失が低減される。また、方向性結合器におけ
る結合損失は極めて低い。

【００２３】さらに、本発明では、１本以上の並設され
た光入力導波路と、前記光入力導波路の出射側に配設さ
れた第１の扇形スラブ導波路と、前記第１の扇形スラブ
導波路から出射された光を伝搬し、隣接する同士で一定
値ずつ長さの異なる複数の導波路が並設されたアレイ導
波路と、前記アレイ導波路の出射側に接続された第２の
扇形スラブ導波路と、前記第２の扇形スラブ導波路の出
射側に接続された複数の並設された光出力導波路によっ
てなる導波路構造を有する光合分波器において、前記光
入力導波路の前記第１の扇形スラブ導波路側の端部にお
いて、前記端部に向かって徐々にコア幅が縮小するよう
にその両側部にテーパが設けられることにより構成さ
れ、前記第１の扇形スラブ導波路に接触していない第１
の中央導波路と、一端が前記第１の扇形スラブ導波路の
入射側に接続し、前記第１の中央導波路の両側に同数ず
つ並設された複数の第１の並設導波路と、を有する対称
構造の第１の方向性結合器によって、前記光入力導波路
と前記第１の扇形スラブ導波路とが接続され、前記アレ
イ導波路の具備する前記各導波路の前記第１の扇形スラ
ブ導波路側の端部により構成されて、前記第１の扇形ス
ラブ導波路に接触していない第２の中央導波路と、一端
が前記第１の扇形スラブ導波路の出射側に接続して、前
記第２の中央導波路の両側に同数ずつ並設された複数の
第２の並設導波路と、を有する対称構造の第２の方向性
結合器によって、前記第１の扇形スラブ導波路と前記ア
レイ導波路とが接続されることを特徴とする光合分波器
が提供される。

【００２４】このような光合分波器では、第１の方向性
結合器において、第１の中央導波路への入射光は、極め
て低損失で第１の並設導波路に結合されて、第１の扇形
スラブ導波路に出射される。この第１の扇形スラブ導波
路への出射光は、２つのピークを有するモード形状とな
り、これにより光出力導波路における通過域特性が平坦
化される。また、第１の中央導波路の両側部にテーパを
設けて、出射端に向かって徐々に幅を狭くしたことによ
り、第１の並設導波路の第１の扇形スラブ導波路に対す
る出射端の導波路間隔が狭められ、出射光のモード形状
に現れる２つのピーク間距離が縮小される。従って、第
１の中央導波路のテーパの角度に応じて、出射光のモー
ド形状における２つのピーク間距離が変化し、適切な通
過域特性を得ることが可能となる。

【００２５】また、第１の扇形スラブ導波路の出射光
は、各第２の方向性結合器における複数の第２の併設導
波路に入射して、各第２の併設導波路の光は第２の中央
導波路に結合してアレイ導波路を伝播する。アレイ導波
路の各導波路の入力端に対して複数の第２の併設導波路
が接続される構造により、第１の扇形スラブ導波路の出
射端に接続される導波路数が増えることから、第１の扇
形スラブ導波路内の光のモード形状に、複数の第２の併
設導波路のモード形状が近づき、接続損失が低減され
る。また、第２の方向性結合器における結合損失は極め
て低い。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図２は、本発明の光合分波器の全
体構成を示す図である。

【００２７】図２に示すように、本発明の光合分波器１
の基本的な全体構成は、１本以上の並設された光入力導
波路２と、この光入力導波路２の出射側に設けられた扇
形スラブ導波路３と、この扇形スラブ導波路３の出射側
に接続されたアレイ導波路４と、このアレイ導波路４の
出射側に接続された扇形スラブ導波路５と、この扇形ス
ラブ導波路５の出射側に接続された複数の光出力導波路
６によってなる導波路構成のアレイ導波路型回折格子に
より構成される。また、光入力導波路２と扇形スラブ導
波路３との間は、後述する図示しない方向性結合器によ
って接続されている。このような導波路構成は、例え
ば、シリコンなどの基板上に、石英系ガラス等のコアを
形成することによって実現される。

【００２８】この光合分波器１は、波長λ１、λ２……
λｎの光が多重化されて光入力導波路２を通じて入力さ
れた場合は、この光を分波して、光出力導波路６のそれ
ぞれの導波路に波長λ１、λ２……λｎの各光を出力さ
せる光分波器として動作する。また、光合分波器１にお
ける動作は可逆的であり、光の進行方向を逆転させれば
光合波器として動作する。

【００２９】入力側および出力側の各扇形スラブ導波路
３および５は、光入力導波路２および光出力導波路６の
うちのそれぞれ中央の導波路端に曲率中心を有し、アレ
イ導波路４における各導波路の光軸が、曲率中心から放
射状に配置された構造をなす。この構造により、各扇形
スラブ導波路３および５とアレイ導波路４とは凹面鏡と
同じ光学配置となり、レンズと同等の動作が得られる。
また、アレイ導波路４では、隣接する各導波路同士が光
路長差ΔＬを有している。

【００３０】なお、光入力導波路２や光出力導波路６
は、例えば光合分波器１によって分波あるいは合波され
る互いに異なる波長の信号光の数に対応させて設けられ
るものであり、また、アレイ導波路４には通常、多数の
導波路が設けられる。図２では、図の簡略化のために、
光入力導波路２を１本のみ示し、アレイ導波路４および
光出力導波路６のそれぞれの導波路数を簡略的に示して
ある。

【００３１】このような光合分波器１が光分波器として
動作する場合の基本的な動作は、以下のようになる。光
入力導波路２を通じ、図示しない方向性結合器を介して
扇形スラブ導波路３に入射された波長多重光は、扇形ス
ラブ導波路内３を回折によって広がり、アレイ導波路４
の各導波路に同位相で分配される。また、アレイ導波路
４を伝播した光は、各導波路間の光路長差ΔＬに応じた
位相差が与えられ、出力側の扇形スラブ導波路５におい
て互いに干渉して、光出力導波路６に集光される。この
とき、アレイ導波路４において与えられる位相差が波長
によって異なることから、波長分散が生じ、波長ごとに
異なる光出力導波路６に集光する。この結果、光入力導
波路２からの波長多重光は、波長ごとに分波されて異な
る光出力導波路６から取り出される。

【００３２】ところで、上記のような光合分波器１が使
用される実際の光通信システムでは、ある波長の光に対
して中心波長をはさんである程度の広さの波長領域が使
用される。また、伝播する光には波長の揺らぎが生じる
ことが多い。従って、光出力導波路６において得られる
光の透過スペクトルは、中心波長の周囲での通過域特性
が平坦化されていることが望ましい。このために、本発
明では、光入力導波路２と扇形スラブ導波路３との接続
に、方向性結合器を使用する。

【００３３】図１は、本発明に適用可能な方向性結合器
の第１の実施形態例を示す図である。図１（Ａ）は、方
向性結合器とその周囲との接続位置関係を示す図であ
り、（Ｂ）は（Ａ）中のＡ部を拡大した図である。な
お、以下では、説明を簡略化するために、光入力導波路
２は１本の導波路のみで構成されることとする。

【００３４】図１（Ａ）に示すように、方向性結合器２
１は、光入力導波路２と扇形スラブ導波路３との間に設
けられて、それぞれにおける光の出射端と入射端とを接
続する。この方向性結合器２１は、図１（Ｂ）に示すよ
うに、光入力導波路２の扇形スラブ導波路３側の端部に
よって構成される中央導波路２１ａと、その両側に並設
された並設導波路２１ｂおよび２１ｃによる対称構造を
有する。

【００３５】中央導波路２１ａは、扇形スラブ導波路３
側の端部に向かって徐々にコア幅が縮小するように、そ
の両側部にテーパが設けられており、また、その端部は
扇形スラブ導波路３に接触していない。また、並設導波
路２１ｂおよび２１ｃは、一定のコア幅を有しており、
中央導波路２１ａを伝播する光が結合するように、中央
導波路２１ａのテーパから所定の間隔をもって平行に配
置され、出射端は扇形スラブ導波路３の入射端に接続し
ている。

【００３６】このような構造の方向性結合器２１では、
光入力導波路２を通じて中央導波路２１ａに伝搬された
光は、両側の並設導波路２１ｂおよび２１ｃへと結合
し、光のパワーが移行する。これにより、扇形スラブ導
波路３に放射される光は、各並設導波路２１ｂおよび２
１ｃからの出射光の光強度が重なった、２つのピークを
有するモード形状を有することになる。

【００３７】このような方向性結合器２１からの出射光
は、入力側の扇形スラブ導波路３およびアレイ導波路４
を経て、出力側の扇形スラブ導波路５の出射端におい
て、各ピークの光が別々の位置に集光されることから、
同様に２つのピークを有するモード形状となる。

【００３８】ここで、図３は、光出力導波路６において
得られる通過域特性の平坦化について説明するためのグ
ラフである。なお、図３（Ａ）では、アレイ導波路４や
光出力導波路６における導波路の並列方向をｘ軸として
いる。

【００３９】図３（Ａ）において、アレイ導波路４から
出力側の扇形スラブ導波路５に出射された光のモード形
状は、曲線３０１のようになり、方向性結合器２１から
の出射光と同様に２つのピークを有している。一方、光
出力導波路６のモード形状は、曲線３０２のように１つ
のピークを有している。このようなモードの結合では、
近似的に２つのモードのオーバラップ積分で通過域特性
を見積もることができる。この通過域特性は図３（Ｂ）
に示すようになり、光出力導波路６では、中心波長λ０
をはさんだ使用波長領域内で一定の光強度を得ることが
可能となる。

【００４０】ところで、上記の方向性結合器２１では、
中央導波路２１ａから片側の並設導波路２１ｂまたは２
１ｃに対しては、分岐する光のパワーが波長によって変
化するという特性を有する。しかし、本発明では、中央
導波路２１ａの両側に並設導波路２１ｂおよび２１ｃを
対称に配置したことにより、それぞれの並設導波路２１
ｂまたは２１ｃに対する分岐量が変化しても、その分岐
量は並設導波路２１ｂおよび２１ｃの双方で同じにな
る。

【００４１】ここで、図４は、方向性結合器２１におい
て各並設導波路２１ｂおよび２１ｃに分岐される光パワ
ーの比について示したグラフである。図４では、方向性
結合器２１への入射光の波長が変化した場合の、入射光
のパワーに対する片側の並設導波路２１ｂへ分岐される
パワーの割合について、ＢＰＭ（Beam Propagation Met
hod：ビーム伝搬法）を用いてシミュレーションした結
果を示している。なお、中央導波路２１ａと各並設導波
路２１ｂおよび２１ｃとの結合長を９００μｍとしてい
る。この図４に示すように、波長範囲がおよそ１５３０
ｎｍ〜１５６５ｎｍの光に対して、並設導波路２１ｂへ
の光の分岐比はほぼ５０％となっており、各並設導波路
２１ｂおよび２１ｃへの光パワーの分岐量は常に同じと
なる。従って、扇形スラブ導波路３へ出射される光のモ
ード形状は、波長の違いにかかわらず常に同じ高さの２
つのピークを有することになる。

【００４２】また、このような利点とともに、方向性結
合器２１では、上記のように対称構造としたことによ
り、両側の並設導波路２１ｂおよび２１ｃからの出射光
は常に同位相となり、双方の出射光を同じ条件でアレイ
導波路４の各導波路へ入射させることが可能となる。

【００４３】以上のような方向性結合器２１では、中央
導波路２１ａからの入射光のパワーが各並設導波路２１
ｂおよび２１ｃにすべて移行するように構造パラメータ
を選択した場合、出射光に生じる過剰損失の値は、結合
部のギャップ間距離にかかわらず、理論上極めて少な
い。

【００４４】ここで、図５は、方向性結合器２１を設け
たことにより生じる光の過剰損失の値について示すグラ
フである。図５では、方向性結合器２１への入射光の波
長が変化した場合の、方向性結合器２１で生じる過剰損
失の値を、ＢＰＭを用いてシミュレーションした結果に
ついて示している。なお、中央導波路２１ａと各並設導
波路２１ｂおよび２１ｃとの結合長を９００μｍとして
いる。このグラフでは、波長範囲がおよそ１５３０ｎｍ
〜１５６５ｎｍの光に対して、発生する過剰損失はすべ
て０．１ｄＢをはるかに下回る極めて低い値となってお
り、波長の違いにかかわらず低損失な方向性結合器２１
が実現されている。

【００４５】また、本実施形態例では、中央導波路２１
ａにおいて、扇形スラブ導波路３側の端部に向かってコ
ア幅が徐々に縮小されるように、両側部にテーパが設け
られている。そして、その両側の並設導波路２１ｂおよ
び２１ｃは、隣接するテーパと平行となるように設けら
れている。このような構造により、中央導波路２１ａの
コアへの光閉じこめ能力が小さくなり、例えば、中央導
波路２１ａが一定のコア幅を有している場合と比較し
て、より短い結合距離で両側の並設導波路２１ｂおよび
２１ｃに光を結合させることが可能となる。

【００４６】また、上記の構造では、中央導波路２１ａ
のコア幅を徐々に狭めることにより、並設導波路２１ｂ
および２１ｃの扇形スラブ導波路３への各出射端の間隔
を縮小することが可能となる。これにより、扇形スラブ
導波路３に放射される光が有する２つのピーク間距離を
縮小することが可能となる。

【００４７】アレイ導波路型回折格子を用いた光合分波
器１では、光出力導波路６において、使用波長領域での
通過特性が平坦で、かつ隣接する波長での通過域とのク
ロストークが発生しないような特性を有することが望ま
しい。そのためには、方向性結合器２１より出射される
光のピーク間距離は、各部の構造パラメータに応じて決
定される必要がある。この構造パラメータとしては、例
えば分波する波長の間隔や、入力側のスラブ導波路３の
大きさ、あるいはアレイ導波路４における導波路間隔等
が関係する。

【００４８】本実施形態例の光合分波器２１では、中央
導波路２１ａに設けたテーパの角度を変化させることに
より、出射される光のピーク間距離を調整することがで
きる。従って、光出力導波路６における通過域特性を、
適切に平坦化することが可能となる。

【００４９】さらに、上記の方向性結合器２１では、光
入力導波路２の端部として構成される中央導波路２１ａ
の出射端を、扇形スラブ導波路３の入射端に接続しない
構造としたことにより、中央導波路２１ａから漏れた光
が扇形スラブ導波路３へ導波することが防止される。

【００５０】次に、以上の構造を有する方向性結合器２
１を設けた光合分波器１について、具体的な設計例を挙
げる。本設計例では、シリコン基板上にアレイ導波路型
回折格子の導波路構造を形成する。導波路の材質は石英
ガラスであり、アンダークラッド層の厚みは１５μｍ、
コア層の厚みは５．４μｍ、オーバクラッド層の厚みは
１５μｍである。また、コア幅は５．４μｍで、コア層
とアンダークラッド層およびオーバクラッド層との比屈
折率差は０．８０％である。方向性結合器２１では、中
央導波路２１ａの出射端と、扇形スラブ導波路３との間
隔は５０μｍで、中央導波路２１ａの出射端のコア幅は
４．８μｍで、並設導波路２１ｂおよび２１ｃとの結合
長は８２５μｍとなっている。

【００５１】このような構成の光合分波器１では、方向
性結合器２１における過剰損失が０．２ｄＢ以下とな
る。ここで、この方向性結合器２１と出射光のピーク間
距離の等価な従来のＹ分岐回路を使用した場合、このＹ
分岐回路における分岐された導波路間のギャップ幅を
４．０μｍとすると、過剰損失が０．５ｄＢとなる。従
って、上記構成の方向性結合器２１を使用したことによ
り、０．３ｄＢ以上の損失低減効果が得られている。

【００５２】ところで、損失低減および通過域特性の平
坦化を目的として、光入力導波路２と扇形スラブ導波路
３との間に設けられる方向性結合器としては、別の形状
とすることも可能である。図６は、本発明に適用可能な
方向性結合器の第２の実施形態例を示す図である。

【００５３】図６に示す方向性結合器２２は、上記の第
１の実施形態例と同様に、光入力導波路２の出力端によ
って構成される中央導波路２２ａと、その両側に並設さ
れた並設導波路２２ｂおよび２２ｃとによってなる基本
的構造を有する。また、中央導波路２２ａは、第１の実
施形態例と同様に、扇形スラブ導波路３側の端部に向か
ってコア幅が徐々に縮小されるように、両側部にテーパ
が設けられている。さらに、最もコア幅の小さい出射端
が、扇形スラブ導波路３と接触しないように配置されて
いる。

【００５４】一方、並設導波路２２ｂおよび２２ｃは、
扇形スラブ導波路３側に向かってコア幅が徐々に拡大さ
れるように、両側部にテーパが設けられた形状を有し、
中央導波路２２ａを伝播した光が結合するように配置さ
れて、結合光の出射端が扇形スラブ導波路３の入射端に
接続されている。

【００５５】このような方向性結合器２２では、光入力
導波路２を通じて中央導波路２２ａに入射された光は、
両側の並設導波路２２ｂおよび２２ｃに結合され、これ
により各導波路から扇形スラブ導波路３への出射光は、
２つのピークを有するモード形状となり、各ピークの光
強度は等しくなる。また、中央導波路２２ａのコア幅が
出射端に向かって徐々に細くなることにより、各並設導
波路２２ｂおよび２２ｃのコア中心間距離が縮小され、
モード形状に表れる２つのピーク間距離が短縮される。

【００５６】さらに、方向性結合器２２からの出射光が
２つのピークを有するモード形状となることにより、光
出力導波路６における通過域特性の平坦化がなされる
が、この際に分波される隣接波長とのクロストークが抑
制される必要がある。このためには、方向性結合器２２
からの出射光のモード形状を制御するための自由度が高
い方が望ましい。本実施形態例では、各並設導波路２２
ｂおよび２２ｃの出射端のコア幅を拡大するほど、出射
光のモード形状が横方向に広がるため、２つのピーク間
距離の調節とあいまって、モード形状のより細かい制御
が可能となり、より適切な通過域特性を得ることが可能
となる。

【００５７】次に、本実施形態例の設計例を具体的に挙
げる。本設計例では、上記の第１の実施形態例と同様
に、シリコン基板上にアレイ導波路型回折格子の導波路
構造を形成する。導波路の材質は石英ガラスであり、ア
ンダークラッド層の厚みは１５μｍ、コア層の厚みは
５．４μｍ、オーバクラッド層の厚みは１５μｍであ
る。また、コア幅は５．４μｍで、コア層とアンダーク
ラッド層およびオーバクラッド層との比屈折率差は０．
８０％である。方向性結合器２２では、中央導波路２２
ａの出射端と、扇形スラブ導波路３との間隔は５０μｍ
で、中央導波路２２ａの出射端のコア幅は４．０μｍ
で、並設導波路２２ｂおよび２２ｃとの結合長は１８９
０μｍとなっている。さらに、各並設導波路２２ｂおよ
び２２ｃのコア幅は、最も細い部分で４．０μｍ、最も
太い出射側で６．０μｍとなっている。

【００５８】このような構成の場合、方向性結合器２２
における過剰損失は０．２ｄＢ以下となる。一方、この
方向性結合器２２と出射光のピーク間距離の等価な従来
のＹ分岐回路を使用した場合、Ｙ分岐回路の分岐された
導波路間のギャップ幅が４．０μｍのとき、過剰損失が
０．５ｄＢとなる。従って、上記構成の方向性結合器２
２を使用したことにより、０．３ｄＢ以上の損失低減効
果が得られている。

【００５９】ところで、方向性結合器の中央導波路のコ
ア幅が一定である場合にも、上記の実施形態例と同様
に、損失低減および通過域特性の平坦化を行うことが可
能である。以下、このような実施形態例を挙げる。図７
は、本発明に適用可能な方向性結合器の第３の実施形態
例を示す図である。

【００６０】図７に示す方向性結合器２３は、上記の第
１および第２の実施形態例と同様に、光入力導波路２の
出力端によって構成される中央導波路２３ａと、その両
側に並設された並設導波路２３ｂおよび２３ｃとによっ
てなる基本的構造を有する。また、中央導波路２３ａ
は、一定のコア幅を有し、出射端が扇形スラブ導波路３
と接触しないように配置されている。

【００６１】さらに、並設導波路２３ｂおよび２３ｃは
一定のコア幅を有しており、その中央導波路２３ａの入
射側の端部が中央導波路２３ａに並設されて、光の結合
部をなす。また、中央導波路２３ａの出射端からさらに
扇形スラブ導波路３側では、各並設導波路２３ｂおよび
２３ｃは緩やかな曲がり導波路とされ、端部に向かって
互いの間隔が徐々に縮小されて、扇形スラブ導波路３の
入射側に接続されている。

【００６２】このような方向性結合器２３では、光入力
導波路２を通じて中央導波路２３ａに入射された光は、
並設導波路２３ｂおよび２３ｃに中央導波路２３ａとの
並設部分において結合される。これにより並設導波路２
３ｂおよび２３ｃから扇形スラブ導波路３への出射光
は、２つのピークを有するモード形状となり、各ピーク
の光強度は等しくなる。また、出射端と扇形スラブ導波
路３との間に大きな間隔が空くように中央導波路２３ａ
を配置したことにより、この端部と扇形スラブ導波路３
との間で、並設導波路２３ｂおよび２３ｃの間隔を縮小
することができ、これにより、各並設導波路２３ｂおよ
び２３ｃのコア中心間距離が縮小され、モード形状に表
れる２つのピーク間距離が短縮される。

【００６３】次に、本実施形態例の設計例を具体的に挙
げる。本設計例では、上記の第１および第２の実施形態
例と同様に、シリコン基板上にアレイ導波路型回折格子
の導波路構造を形成する。導波路の材質は石英ガラスで
あり、アンダークラッド層の厚みは１５μｍ、コア層の
厚みは５．４μｍ、オーバクラッド層の厚みは１５μｍ
である。また、コア幅は５．４μｍで、コア層とアンダ
ークラッド層およびオーバクラッド層との比屈折率差は
０．８０％としている。

【００６４】方向性結合器２３では、中央導波路２３ａ
と各並設導波路２３ｂおよび２３ｃとの結合長が９００
μｍとなっている。また、各並設導波路２３ｂおよび２
３ｃは、中央導波路２３ａの出射端から互いの方向に一
定の曲率で曲げられ、さらに逆方向に同じ曲率で曲げら
れて、扇形スラブ導波路３の入射端で互いのコア軸が平
行となるような曲がり導波路となっており、その曲率半
径は８０００μｍ、各並設導波路２３ｂおよび２３ｃの
コア中心間距離は、中央導波路２３ａとの結合部で１
６．４μｍ、扇形スラブ導波路３との界面で９．４μｍ
となっている。

【００６５】このような構成の場合、方向性結合器２３
における過剰損失は０．２ｄＢとなる。一方、この方向
性結合器２３と出射光のピーク間距離の等価な従来のＹ
分岐回路では、Ｙ分岐回路の分岐された導波路間のギャ
ップ幅が４．０μｍのとき、過剰損失が０．５ｄＢとな
る。従って、上記構成の方向性結合器２３を使用したこ
とにより、０．３ｄＢの損失低減効果が得られている。

【００６６】以上の第３の実施形態例では、中央導波路
２３ａの出射端と扇形スラブ導波路３との間隔を大きく
したことで、中央導波路２３ａのコア幅に関係なく、並
設導波路２３ｂおよび２３ｃの出射端における互いの間
隔を縮小することが可能となる。これにより、出射光の
モード形状に現れる２つのピーク間距離を縮小し、光出
力導波路６において適切な通過域特性を得ることが可能
となる。

【００６７】また、このように中央導波路２３ａの出射
端と扇形スラブ導波路３との間隔を大きくしたことで、
扇形スラブ導波路３の界面における各並設導波路２３ｂ
および２３ｃの間隔を自由に設計することができるの
で、要求される通過域特性に応じて、方向性結合器２３
からの出射光のモード形状に現れる２つのピーク間距離
を調節することが可能となる。例えば、出射光のモード
形状において、２つのピーク間距離を大きくしたい場合
には、次の第４の実施形態例のような構成とすればよ
い。

【００６８】図８は、本発明に適用可能な方向性結合器
の第４の実施形態例を示す図である。図８に示す方向性
結合器２４において、上記の第３の実施形態例の構造と
の違いは、並設導波路２４ｂおよび２４ｃが、中央導波
路２４ａの出射端から扇形スラブ導波路３側に向かって
互いの間隔が徐々に拡大されていることである。このよ
うな構成では、方向性結合器２４における過剰損失は、
上記の第３の実施形態例の場合と同じであり、従来のＹ
分岐回路と比較して過剰損失を低減することが可能とな
る。

【００６９】なお、以上の第１、第２、第３および第４
の実施形態例では、方向性結合器として中央導波路の両
側に１本ずつの並設導波路を設けた構成例について説明
したが、より多くの並設導波路を設けてもよい。この場
合、中央導波路の両側には同数ずつの並設導波路を設け
る必要がある。このような方向性結合器では、中央導波
路を伝播した光のエネルギーは、隣接する並設導波路に
順次分配される。スラブ導波路３において各並設導波路
から出射される光のモード形状は、並設導波路が１本ず
つの場合と同様に２つのピークを有し、中央導波路の両
側に並設導波路を同数ずつ配置することにより、各ピー
クの強度が等しくなる。また、並設導波路が１本ずつの
場合と比較して幅の広いモード形状となる。

【００７０】ところで、アレイ導波路型回折格子を使用
した光合分波器では、入力側の扇形スラブ導波路３を伝
播した光がアレイ導波路４の各導波路に入射する際に、
大きな接続損失が発生するという問題がある。この接続
損失は、光入力導波路２と扇形スラブ導波路３との間
に、上記の各実施形態例のような方向性結合器が設けら
れるか否かにかかわらず発生する。このような接続損失
を低減するために、本発明では、扇形スラブ導波路３の
出射端と、アレイ導波路４の各導波路の入射端とを、方
向性結合器を用いて接続する。

【００７１】図９は、本発明に適用可能な方向性結合器
の第５の実施形態例を示す図である。図９（Ａ）は、方
向性結合器とその周囲との接続位置関係を示す図であ
り、（Ｂ）は（Ａ）中のＢ部を拡大した図である。な
お、以下では、説明を簡略化するために、光入力導波路
２は１本の導波路のみで構成され、またアレイ導波路４
は５本の導波路を有することとしている。

【００７２】図９（Ａ）に示すように、方向性結合器４
１は、扇形スラブ導波路３とアレイ導波路４の各導波路
との間に設けられて、それぞれにおける光の出射端と入
射端とを接続する。この方向性結合器４１は、図９
（Ｂ）に示すように、アレイ導波路４の各導波路の入力
側端部によって構成される中央導波路４１ａと、その両
側に並設された並設導波路４１ｂおよび４１ｃによる対
称構造を有する。

【００７３】中央導波路４１ａは一定のコア幅を有して
おり、入射端と扇形スラブ導波路３の出射端との間には
所定の間隔が開くように配置されている。また、各並設
導波路４１ｂおよび４１ｃはともに同じ長さで一定のコ
ア幅を有し、入射端が扇形スラブ導波路３の出射端と接
続しており、また扇形スラブ導波路３からの入射光が中
央導波路４１ａに結合するように配置されている。

【００７４】このような方向性結合器４１では、光入力
導波路２から出射されて、扇形スラブ導波路３内を伝播
した光が、各並設導波路４１ｂおよび４１ｃに入射され
て、中央導波路４１ａに結合され、アレイ導波路４の各
導波路に伝播する。各並設導波路４１ｂおよび４１ｃか
ら中央導波路４１ａへの光結合では、発生する光の損失
は極めて少ない。また、中央導波路４１ａの入射端が扇
形スラブ導波路３の出射端と接続されていないことによ
り、扇形スラブ導波路３から漏れた光が中央導波路４１
ａへ導波することが防止される。

【００７５】また、扇形スラブ導波路３の出射端では、
アレイ導波路４の各導波路に対して２本の並設導波路４
１ｂおよび４１ｃが接続されるため、アレイ導波路４の
各導波路が直接接続された場合と比較して、接続される
導波路数が２倍に増加する。

【００７６】ここで、図１０は、扇形スラブ導波路３の
出射端におけるモード形状を、接続される導波路のコア
の配置と対比して模式的に示した図である。図１０
（Ａ）は、本実施形態例の方向性結合器４１が設けられ
た場合を示し、（Ｂ）は、アレイ導波路４の各導波路を
直接接続した従来の構成の場合を示す。

【００７７】扇形スラブ導波路３の入射端から放射され
る光は、方向性結合器４１の並設導波路４１ｂおよび４
１ｃとの界面において、図１０（Ａ）に示す曲線１０１
のように、横方向に大きく広がったモード形状を有して
いる。また、各並設導波路４１ｂおよび４１ｃの各導波
路のモード形状は、コア１４ａの幅に応じた小さな幅を
有する形状を有するため、並設導波路４１ｂおよび４１
ｃ側全体では、これらのモード形状が合成された曲線１
０２のようなモード形状となる。

【００７８】これに対し、扇形スラブ導波路３にアレイ
導波路４の各導波路が直接接続された従来の構成の場
合、アレイ導波路４側全体のモード形状は、図１０
（Ｂ）の曲線１０３のようになる。曲線１０２および１
０３を比較すると、コア１４ａおよび１４ｂの幅が同一
であるとき、本実施形態例の場合の方が、扇形スラブ導
波路３に接続される導波路数が多くなり、各コア１４ａ
の間隔が狭くなるため、扇形スラブ導波路３内のモード
形状に近づいていることがわかる。このように、扇形ス
ラブ導波路３内を伝播した光の出射端におけるモード形
状に、接続する導波路のモード形状を近づけ、モード不
整合状態を改善することにより、接続損失を大幅に抑制
することが可能となる。

【００７９】次に、扇形スラブ導波路３とアレイ導波路
４の各導波路との間に設けられる方向性結合器について
の他の実施形態例について説明する。まず、図１１は、
本発明に適用可能な方向性結合器の第６の実施形態例を
示す図である。

【００８０】図１１に示す方向性結合器４２では、アレ
イ導波路４の各導波路の入力側端部によって構成される
中央導波路４２ａと、その両側に並設されて、入力端が
扇形スラブ導波路３に接続された並設導波路４２ｂおよ
び４２ｃとによる対称構造を有する基本構造は、上記の
第５の実施形態例と同様である。また、同様に、中央導
波路４２ａの入射端と扇形スラブ導波路３との間には間
隔が設けられている。

【００８１】また、方向性結合器４２では、中央導波路
４２ａのコア幅が、扇形スラブ導波路３側の端部に向か
って徐々に縮小されるように、中央導波路４２ａの両側
部にテーパが設けられている。また、並設導波路４２ｂ
および４２ｃは、ともに一定のコア幅を有して、中央導
波路４２ａのテーパと平行になるように並設されてい
る。

【００８２】このような構成の方向性結合器４２では、
上記の第５の実施形態例と同様に、並設導波路４２ｂお
よび４２ｃから中央導波路４２ａへの結合時における損
失は極めて小さく、また、扇形スラブ導波路３に接続さ
れる導波路数が多くなることにより、扇形スラブ導波路
３との接続損失が低減される。

【００８３】これに加えて、中央導波路４２ａの両側部
にテーパが設けられた構造により、両端の並設導波路４
２ｂおよび４２ｃからの光を中央導波路４２ａに結合さ
せるための距離を、上記の第５の実施形態例と比較して
短くすることが可能となる。

【００８４】さらに、中央導波路４２ａの扇形スラブ導
波路３側のコア幅が狭くなっていることにより、扇形ス
ラブ導波路３との接続部における並設導波路４２ｂおよ
び４２ｃの間隔を縮小することが可能となる。これによ
り、扇形スラブ導波路３との界面上により多くの方向性
結合器４２を接続することが可能となり、アレイ導波路
４の導波路密度が高い場合に有効である。

【００８５】次に、図１２は、本発明に適用可能な方向
性結合器の第７の実施形態例を示す図である。図１２に
示す方向性結合器４３は、上記の第６の実施形態例と同
様に、アレイ導波路４の各導波路の入力側端部によって
構成される中央導波路４３ａと、その両側に並設され
て、入力端が扇形スラブ導波路３に接続された並設導波
路４３ｂおよび４３ｃとによる対称構造を有している。
同様に、中央導波路４３ａの入射端と扇形スラブ導波路
３との間には間隔が設けられ、中央導波路４３ａのコア
幅が、扇形スラブ導波路３側の端部に向かって徐々に縮
小されるように、中央導波路４３ａの両側部にテーパが
設けられている。

【００８６】また、並設導波路４３ｂおよび４３ｃは、
ともに扇形スラブ導波路３との接続端側から出射端に向
かってコア幅が徐々に縮小されるように、両側部にテー
パが設けられた形状を有し、入射光が中央導波路４３ａ
に結合するように配置されている。

【００８７】このような構造を有する方向性結合器４３
では、中央導波路４３ａ、および並設導波路４３ｂおよ
び４３ｃのそれぞれにテーパが設けられることにより、
上記の第６の実施形態例と同様に、扇形スラブ導波路３
との接続端における並設導波路４３ｂおよび４３ｃの間
隔を狭めることが可能となる。

【００８８】また、扇形スラブ導波路３との接続面のコ
ア幅が太くされることにより、並設導波路４３ｂおよび
４３ｃのモード形状の幅が大きく広がる。このため、ア
レイ導波路４側全体のモード形状が、扇形スラブ導波路
３のモード形状により近づくため、一層の低損失化を行
うことができる。

【００８９】ここで、図１３は、扇形スラブ導波路３に
接続される導波路のコア幅が広がった場合のモード形状
を模式的に示した図である。図１３において、曲線１０
１は、扇形スラブ導波路３内を伝播する光の、並設導波
路４３ｂおよび４３ｃとの接続端におけるモード形状を
示している。また、図１３では、このモード形状と、接
続される導波路のコア１４ｃの配置と対比させて示して
いる。

【００９０】この図において、各コア１４ｃの幅が、図
１０に示したコア１４ａと比較して広げられていること
から、接続される導波路のモード形状は、図１０の場合
と比較して幅が広くなる。このため、導波路全体のモー
ド形状は曲線１３１のようになり、隣接する各コア１４
ｃに対応するモード形状の重なり位置における光強度が
より大きくなって、扇形スラブ導波路３内のモード形状
に近づいていることがわかる。従って、扇形スラブ導波
路３とこれに接続される導波路とのモード不整合状態が
より改善されるため、接続損失がさらに低減される。

【００９１】次に、図１４は、本発明に適用可能な方向
性結合器の第８の実施形態例を示す図である。図１４に
示す方向性結合器４４は、上記の第５〜第７の実施形態
例と同様に、アレイ導波路４の各導波路の入力側端部に
よって構成される中央導波路４４ａと、その両側に並設
されて、入力端が扇形スラブ導波路３に接続された並設
導波路４４ｂおよび４４ｃとによる対称構造を有してい
る。

【００９２】また、この方向性結合器４４では、中央導
波路４４ａは一定のコア幅を有しており、その入射端が
扇形スラブ導波路３の出射端から大きく離れて配置され
ている。各並設導波路４４ｂおよび４４ｃは一定のコア
幅を有しており、出射側の端部が中央導波路４４ａに並
設されて、光の結合部をなす。また、中央導波路４４ａ
の入射端からさらに扇形スラブ導波路３側では、各並設
導波路４４ｂおよび４４ｃは緩やかな曲がり導波路とさ
れ、端部に向かって互いの間隔が徐々に縮小されて、扇
形スラブ導波路３の入射側に接続されている。

【００９３】また、この第８の実施形態例では、各並設
導波路４４ｂおよび４４ｃの間隔が、扇形スラブ導波路
３との接続端で縮小されているのに対し、逆にこの間隔
が徐々に拡大されるような構造も可能である。このよう
な構造を有する方向性結合器の例を以下に挙げる。図１
５は、本発明に適用可能な方向性結合器の第９の実施形
態例を示す図である。

【００９４】図１５に示す方向性結合器４５において、
上記の図１４に示した第８の実施形態例との構造上の違
いは、緩やかな曲がり導波路とされた各並設導波路４５
ｂおよび４５ｃが、扇形スラブ導波路３側の端部に向か
って互いの間隔が徐々に拡大されていることである。

【００９５】以上の第８および第９の実施形態例では、
中央導波路４４ａおよび４５ａをともに扇形スラブ導波
路３の出射端から大きく離して配置し、中央導波路４４
ａおよび４５ａの入射端から扇形スラブ導波路３までの
間で、並設導波路４４ｂ、４４ｃ、４５ｂおよび４５ｃ
を曲がり導波路とすることで、扇形スラブ導波路３との
界面での接続導波路間距離を自由に調節することが可能
となっている。

【００９６】これにより、例えば、アレイ導波路４にお
ける導波路密度が高い場合には、図１４に示す第８の実
施形態例のように、扇形スラブ導波路３との接続端での
並設導波路４４ｂおよび４４ｃの間隔を狭めるようにす
ればよい。また、アレイ導波路４側全体のモード形状を
扇形スラブ導波路３のモード形状により近づけるために
は、扇形スラブ導波路３に接続される導波路のコアが、
等間隔に並んでいることが望ましい。従って、第８およ
び第９の実施形態例のような構造では、接続損失を最大
限低減させるために、扇形スラブ導波路３に接続する導
波路間距離を最適に調節することが可能となる。

【００９７】ここで、第８の実施形態例のような構造を
有する場合の設計例を挙げる。本設計例では、シリコン
基板上にアレイ導波路型回折格子の導波路構造を形成す
る。導波路の材質は石英ガラスであり、アンダークラッ
ド層の厚みは１５μｍ、コア層の厚みは５．４μｍ、オ
ーバクラッド層の厚みは１５μｍである。また、コア幅
は５．４μｍで、コア層とアンダークラッド層およびオ
ーバクラッド層との比屈折率差は０．８０％としてい
る。

【００９８】方向性結合器４４では、中央導波路４４ａ
と各並設導波路４４ｂおよび４４ｃとの結合長が９００
μｍとなっている。また、各並設導波路４４ｂおよび４
４ｃは、中央導波路４４ａの入射端から互いの方向に一
定の曲率で曲げられ、さらに逆方向に同じ曲率で曲げら
れて、扇形スラブ導波路３との接続端において、各コア
軸の方向がともに扇形スラブ導波路３の曲率中心からの
放射方向に一致するような曲がり導波路となっており、
その曲率半径は８０００μｍ、各並設導波路４４ｂおよ
び４４ｃのコア中心間距離は、中央導波路４４ａとの結
合部で１６．４μｍ、扇形スラブ導波路３との界面で１
０μｍとなっている。

【００９９】このような構成の場合、方向性結合器４４
と扇形スラブ導波路３との接続損失は、アレイ導波路４
の各導波路（コア幅５．４μｍ）が扇形スラブ導波路３
に直接接続された場合と比較して、３．２ｄＢだけ低減
される。

【０１００】ところで、図１３において説明したよう
に、扇形スラブ導波路３に接続される導波路のコア幅が
広いほど、接続された導波路側全体のモード形状が扇形
スラブ導波路３のモード形状に近づくため、接続損失が
低減される。上記の図１４および図１５に示した第８お
よび第９の実施形態例のような構造においても、方向性
結合器の扇形スラブ導波路３との接続端におけるコア幅
を広げることにより、さらなる損失低減を図ることがで
きる。

【０１０１】以下、このような実施形態例を挙げる。図
１６は、本発明に適用可能な方向性結合器の第１０の実
施形態例を示す図である。また、図１７は、本発明に適
用可能な方向性結合器の第１１の実施形態例を示す図で
ある。

【０１０２】図１６に示す方向性結合器４６では、図１
４に示した第８の実施形態例と同様に、中央導波路４６
ａとその両側の並設導波路４６ｂおよび４６ｃによって
構成され、各導波路の結合部において、双方のコア幅は
一定となっており、並設導波路４６ｂおよび４６ｃは、
扇形スラブ導波路３側に向かって曲がり導波路とされ
て、コア中心間距離が徐々に狭められている。また、第
８の実施形態例の構造との相違点は、並設導波路４６ｂ
および４６ｃにおいて、扇形スラブ導波路３との接続端
に向かって徐々にコア幅が広がるように、両側面にテー
パが設けられている点である。

【０１０３】一方、図１７に示す方向性結合器４７も、
図１５に示した第９の実施形態例と同様に、中央導波路
４７ａとその両側の並設導波路４７ｂおよび４７ｃによ
って構成され、各導波路の結合部において、双方のコア
幅は一定となっており、並設導波路４７ｂおよび４７ｃ
は、扇形スラブ導波路３側に向かって曲がり導波路とさ
れて、コア中心間距離が徐々に狭められている。また、
第９の実施形態例の構造との相違点は、並設導波路４７
ｂおよび４７ｃにおいて、扇形スラブ導波路３との接続
端に向かって徐々にコア幅が広がるように、両側面にテ
ーパが設けられている点である。

【０１０４】これらの方向性結合器４６および４７で
は、中央導波路４６ａおよび４７ａと扇形スラブ導波路
３との間隔を大きく空け、並設導波路４６ｂ、４６ｃ、
４７ｂおよび４７ｃの入射側を曲がり導波路としたこと
により、扇形スラブ導波路３と接続される導波路間隔を
自由に調整することが可能となっている。また、これに
加えて、導波路の扇形スラブ導波路３との接続端におけ
るのコア幅が広げられていることにより、接続損失が低
減される。

【０１０５】以上の第１０および第１１の実施形態例で
は、扇形スラブ導波路３に接続する導波路のコア幅を拡
大したが、このコア幅を逆に極端に縮小したときに、こ
の導波路のモード形状の幅が広くなる場合があり、この
場合でも同様に接続損失を低減することができる。以
下、このような構造を有する実施形態例を挙げる。

【０１０６】図１８は、本発明に適用可能な方向性結合
器の第１２の実施形態例を示す図である。また、図１９
は、本発明に適用可能な方向性結合器の第１３の実施形
態例を示す図である。

【０１０７】図１８に示す方向性結合器４８では、図１
４に示した第８の実施形態例と同様に、中央導波路４８
ａとその両側の並設導波路４８ｂおよび４８ｃによって
構成され、各導波路の結合部において、双方のコア幅は
一定となっており、並設導波路４８ｂおよび４８ｃは、
扇形スラブ導波路３側に向かって曲がり導波路とされ
て、コア中心間距離が徐々に狭められている。また、第
８の実施形態例の構造との相違点は、並設導波路４８ｂ
および４８ｃにおいて、扇形スラブ導波路３との接続端
に向かって徐々にコア幅が縮小されるように、両側面に
テーパが設けられている点である。

【０１０８】一方、図１９に示す方向性結合器４９も、
図１５に示した第９の実施形態例と同様に、中央導波路
４９ａとその両側の並設導波路４９ｂおよび４９ｃによ
って構成され、各導波路の結合部において、双方のコア
幅は一定となっており、並設導波路４９ｂおよび４９ｃ
は、扇形スラブ導波路３側に向かって曲がり導波路とさ
れて、コア中心間距離が徐々に狭められている。また、
第９の実施形態例の構造との相違点は、並設導波路４９
ｂおよび４９ｃにおいて、扇形スラブ導波路３との接続
端に向かって徐々にコア幅が縮小されるように、両側面
にテーパが設けられている点である。

【０１０９】これらの方向性結合器４８および４９で
は、中央導波路４８ａおよび４９ａと扇形スラブ導波路
３との間隔を大きく空け、並設導波路４８ｂ、４８ｃ、
４９ｂおよび４９ｃの入射側を曲がり導波路としたこと
により、扇形スラブ導波路３と接続される導波路間隔を
自由に調整することが可能となっている。また、これに
加えて、導波路の扇形スラブ導波路３との接続端におけ
るのコア幅が狭められていることにより、接続損失が低
減される場合がある。

【０１１０】ここで、図１８に示す第１２の実施形態例
のような構造を有する場合の設計例を挙げる。本設計例
では、上述した第８の実施形態例での設計例と、導波路
の材質や、アンダークラッド層、コア層、オーバクラッ
ド層のそれぞれの厚み、コア幅、コア層とアンダークラ
ッド層およびオーバクラッド層との比屈折率差の各値は
同一である。また、方向性結合器４８では、中央導波路
４８ａと各並設導波路４８ｂおよび４８ｃとの結合長が
同様に９００μｍで、各並設導波路４８ｂおよび４８ｃ
における曲がり導波路の構造も同様で、その曲率半径は
８０００μｍであり、さらに各並設導波路４８ｂおよび
４８ｃのコア中心間距離も同様で、中央導波路４８ａと
の結合部が１６．４μｍ、扇形スラブ導波路３との界面
で１０μｍとなっている。

【０１１１】また、各並設導波路４８ｂおよび４８ｃの
コア幅は、中央導波路４８ａとの結合部では５．４μ
ｍ、最も狭い扇形スラブ導波路３との接続端で１．５μ
ｍとなっている。このような構成の場合、方向性結合器
４８と扇形スラブ導波路３との接続損失は、上述した第
８の実施形態例での設計例と比較してさらに０．３ｄＢ
だけ低減され、アレイ導波路４の各導波路（コア幅５．
４μｍ）が扇形スラブ導波路３に直接接続された従来の
構成の場合と比較して、３．５ｄＢの損失低減効果が得
られる。

【０１１２】なお、以上の第５〜第１３の実施形態例で
は、方向性結合器として中央導波路の両側に１本ずつの
並設導波路を設けた構成例について説明したが、より多
くの並設導波路を設けてもよい。この場合、中央導波路
の両側には同数ずつの並設導波路を設ける必要がある。

【０１１３】また、本発明のアレイ導波路型回折格子を
用いた光合分波器では、入力側の扇形スラブ導波路３の
入射端および出射端のそれぞれにおいて、上述した第１
〜第４の実施形態例として挙げた方向性結合器のいずれ
かと、第５〜第１３の実施形態例として挙げた方向性結
合器のいずれかとを任意に組み合わせて設けてもよい。
このような構成により、光出力導波路６における通過域
特性が平坦化されていながら、なおかつ伝搬される光の
損失に対するより大きな低減効果が得られる。

【０１１４】以下、このような構成の一例を挙げる。図
２０は、扇形スラブ導波路３の入射端および出射端の双
方に方向性結合器が接続された場合の構成例を示す図で
ある。また、図２１は、接続された各方向性結合器の構
造例を示す図である。

【０１１５】本構成例では、図２０に示すように、光入
力導波路２と扇形スラブ導波路３とが方向性結合器２５
によって接続され、さらに扇形スラブ導波路３とアレイ
導波路４の各導波路とが方向性結合器５０によって接続
されている。

【０１１６】また、図２１（Ａ）では、図２０に示され
たＣ部を拡大して示している。この図２１（Ａ）に示す
ように、方向性結合器２５は、上記の図７に示した第３
の実施形態例と同様の構造を有する。すなわち、方向性
結合器２５は、光入力導波路２の出力端によって構成さ
れる中央導波路２５ａと、その両側に並設された並設導
波路２５ｂおよび２５ｃとによってなる基本的構造を有
する。また、中央導波路２５ａは、一定のコア幅を有
し、出射端が扇形スラブ導波路３と接触しないように配
置されている。

【０１１７】さらに、並設導波路２５ｂおよび２５ｃは
一定のコア幅を有しており、その中央導波路２５ａの入
射側の端部が中央導波路２５ａに並設されて、光の結合
部をなす。また、中央導波路２５ａの出射端からさらに
扇形スラブ導波路３側では、各並設導波路２５ｂおよび
２５ｃは緩やかな曲がり導波路とされ、端部に向かって
互いの間隔が徐々に縮小されて、扇形スラブ導波路３の
入射側に接続されている。

【０１１８】一方、図２１（Ｂ）では、図２０に示され
たＤ部を拡大して示している。この図２１（Ｂ）に示す
ように、方向性結合器５０は、上記の図８において示し
た第１２の実施形態例と同様の構成を有している。すな
わち、アレイ導波路４の各導波路の入射端によってなる
中央導波路５０ａとその両側の並設導波路５０ｂおよび
５０ｃによって構成され、各導波路の結合部において、
双方のコア幅は一定となっており、並設導波路５０ｂお
よび５０ｃは、扇形スラブ導波路３側に向かって曲がり
導波路とされて、コア中心間距離が徐々に狭められてい
る。並設導波路５０ｂおよび５０ｃには、扇形スラブ導
波路３との接続端に向かって徐々にコア幅が縮小される
ように、両側面にテーパが設けられている。

【０１１９】このような構成例では、方向性結合器２５
を設けたことにより、従来のＹ分岐回路と比較して損失
が低減されながら、光出力導波路６における通過域特性
を適切に平坦化することが可能となる。また、これに加
えて、方向性結合器５０を設けたことにより、扇形スラ
ブ導波路３とアレイ導波路４との間の接続損失を大幅に
低減することが可能となる。

【０１２０】例えば、上記の第３および第１２の各実施
形態例において挙げた設計例を適用した場合、方向性結
合器２５において、従来のＹ分岐回路と比較して０．３
ｄＢの損失低減効果が得られ、さらに方向性結合器５０
において、アレイ導波路４と扇形スラブ導波路３とが直
接接続された場合と比較して３．５ｄＢの損失低減効果
が得られる。

【０１２１】（付記１）１本以上の並設された光入力
導波路と、前記光入力導波路の出射側に配設された第１
の扇形スラブ導波路と、前記第１の扇形スラブ導波路か
ら出射された光を伝搬し、隣接する同士で一定値ずつ長
さの異なる複数の導波路が並設されたアレイ導波路と、
前記アレイ導波路の出射側に接続された第２の扇形スラ
ブ導波路と、前記第２の扇形スラブ導波路の出射側に接
続された複数の並設された光出力導波路によってなる導
波路構造を有する光合分波器において、前記光入力導波
路の前記第１の扇形スラブ導波路側の端部において、前
記端部に向かって徐々にコア幅が縮小するようにその両
側部にテーパが設けられることにより構成され、前記第
１の扇形スラブ導波路に接触していない中央導波路と、
一端が前記第１の扇形スラブ導波路の入射側に接続し、
前記中央導波路の両側に同数ずつ並設された複数の並設
導波路と、を有する対称構造の方向性結合器によって、
前記光入力導波路と前記第１の扇形スラブ導波路とが接
続されることを特徴とする光合分波器。

【０１２２】（付記２）前記各並設導波路は、一定の
コア幅を有し、前記中央導波路のテーパに平行に設けら
れることを特徴とする付記１記載の光合分波器。（付記３）前記各並設導波路は、前記第１の扇形スラ
ブ導波路との接続端に向かってコア幅が徐々に拡大する
ように形成されることを特徴とする付記１記載の光合分
波器。

【０１２３】（付記４）１本以上の並設された光入力
導波路と、前記光入力導波路の出射側に配設された第１
の扇形スラブ導波路と、前記第１の扇形スラブ導波路か
ら出射された光を伝搬し、隣接する同士で一定値ずつ長
さの異なる複数の導波路が並設されたアレイ導波路と、
前記アレイ導波路の出射側に接続された第２の扇形スラ
ブ導波路と、前記第２の扇形スラブ導波路の出射側に接
続された複数の並設された光出力導波路によってなる導
波路構造を有する光合分波器において、前記光入力導波
路の前記第１の扇形スラブ導波路側の端部により構成さ
れて、前記第１の扇形スラブ導波路に接触していない中
央導波路と、一定のコア幅を有し、前記中央導波路の入
射側の端部から所定の長さ分だけ前記中央導波路に並設
され、さらに他端に向かって前記中央導波路に対して対
向するもの同士の距離が徐々に縮小または拡大するよう
に形成され、前記他端が前記第１の扇形スラブ導波路の
入射側に接続され、前記中央導波路の両側に同数ずつ設
けられた複数の並設導波路と、を有する対称構造の方向
性結合器によって、前記光入力導波路と前記第１の扇形
スラブ導波路とが接続されることを特徴とする光合分波
器。

【０１２４】（付記５）１本以上の並設された光入力
導波路と、前記光入力導波路の出射側に接続された第１
の扇形スラブ導波路と、前記第１の扇形スラブ導波路か
ら出射された光を伝搬し、隣接する同士で一定値ずつ長
さの異なる複数の導波路が並設されたアレイ導波路と、
前記アレイ導波路の出射側に接続された第２の扇形スラ
ブ導波路と、前記第２の扇形スラブ導波路の出射側に接
続された複数の並設された光出力導波路によってなる導
波路構造を有する光合分波器において、前記アレイ導波
路の具備する各導波路の前記第１の扇形スラブ導波路側
の端部により構成されて、前記第１の扇形スラブ導波路
に接触していない中央導波路と、一端が前記第１の扇形
スラブ導波路の出射側に接続して、前記中央導波路の両
側に同数ずつ並設された複数の並設導波路と、を有する
対称構造の方向性結合器によって、前記第１の扇形スラ
ブ導波路と前記アレイ導波路とが接続されることを特徴
とする光合分波器。

【０１２５】（付記６）前記中央導波路は、前記アレ
イ導波路における前記各導波路の前記第１の扇形スラブ
導波路側の端部において、前記端部に向かって徐々にコ
ア幅が縮小するようにその両側部にテーパが設けられる
ことにより構成され、前記各並設導波路は、一定のコア
幅を有し、前記中央導波路の前記テーパと平行に設けら
れることを特徴とする付記５記載の光合分波器。

【０１２６】（付記７）前記中央導波路は、前記アレ
イ導波路における前記各導波路の前記第１の扇形スラブ
導波路側の端部において、前記端部に向かって徐々にコ
ア幅が縮小するようにその両側部にテーパが設けられる
ことにより構成され、前記各並設導波路は、前記第１の
扇形スラブ導波路との接続端に向かってコア幅が徐々に
拡大するように形成されることを特徴とする付記５記載
の光合分波器。

【０１２７】（付記８）前記各並設導波路は、前記中
央導波路の出射側の端部から所定の長さ分だけが前記中
央導波路に並設され、さらに他端に向かって前記中央導
波路に対して対向するもの同士のコア中心間距離が徐々
に縮小または拡大するように形成されることを特徴とす
る付記５記載の光合分波器。

【０１２８】（付記９）前記各並設導波路は、一定の
コア幅を有することを特徴とする付記８記載の光合分波
器。（付記１０）前記各並設導波路は、前記中央導波路と
の並設部分については一定のコア幅を有し、さらに前記
第１のスラブ導波路との接続端に向かってコア幅が徐々
に拡大または縮小するように形成されることを特徴とす
る付記８記載の光合分波器。

【０１２９】（付記１１）１本以上の並設された光入
力導波路と、前記光入力導波路の出射側に配設された第
１の扇形スラブ導波路と、前記第１の扇形スラブ導波路
から出射された光を伝搬し、隣接する同士で一定値ずつ
長さの異なる複数の導波路が並設されたアレイ導波路
と、前記アレイ導波路の出射側に接続された第２の扇形
スラブ導波路と、前記第２の扇形スラブ導波路の出射側
に接続された複数の並設された光出力導波路によってな
る導波路構造を有する光合分波器において、前記光入力
導波路の前記第１の扇形スラブ導波路側の端部におい
て、前記端部に向かって徐々にコア幅が縮小するように
その両側部にテーパが設けられることにより構成され、
前記第１の扇形スラブ導波路に接触していない第１の中
央導波路と、一端が前記第１の扇形スラブ導波路の入射
側に接続し、前記第１の中央導波路の両側に同数ずつ並
設された複数の第１の並設導波路と、を有する対称構造
の第１の方向性結合器によって、前記光入力導波路と前
記第１の扇形スラブ導波路とが接続され、前記アレイ導
波路の具備する前記各導波路の前記第１の扇形スラブ導
波路側の端部により構成されて、前記第１の扇形スラブ
導波路に接触していない第２の中央導波路と、一端が前
記第１の扇形スラブ導波路の出射側に接続して、前記第
２の中央導波路の両側に同数ずつ並設された複数の第２
の並設導波路と、を有する対称構造の第２の方向性結合
器によって、前記第１の扇形スラブ導波路と前記アレイ
導波路とが接続されることを特徴とする光合分波器。

【０１３０】（付記１２）１本以上の並設された光入
力導波路と、前記光入力導波路の出射側に配設された第
１の扇形スラブ導波路と、前記第１の扇形スラブ導波路
から出射された光を伝搬し、隣接する同士で一定値ずつ
長さの異なる複数の導波路が並設されたアレイ導波路
と、前記アレイ導波路の出射側に接続された第２の扇形
スラブ導波路と、前記第２の扇形スラブ導波路の出射側
に接続された複数の並設された光出力導波路によってな
る導波路構造を有する光合分波器において、前記光入力
導波路の前記第１の扇形スラブ導波路側の端部により構
成されて、前記第１の扇形スラブ導波路に接触していな
い第１の中央導波路と、一定のコア幅を有し、前記第１
の中央導波路の入射側の端部から所定の長さ分だけ前記
第１の中央導波路に並設され、さらに他端に向かって前
記第１の中央導波路に対して対向するもの同士の距離が
徐々に縮小または拡大するように形成され、前記他端が
前記第１の扇形スラブ導波路の入射側に接続され、前記
第１の中央導波路の両側に同数ずつ設けられた複数の第
１の並設導波路と、を有する対称構造の第１の方向性結
合器によって、前記光入力導波路と前記第１の扇形スラ
ブ導波路とが接続され、前記アレイ導波路の具備する前
記各導波路の前記第１の扇形スラブ導波路側の端部によ
り構成されて、前記第１の扇形スラブ導波路に接触して
いない第２の中央導波路と、一端が前記第１の扇形スラ
ブ導波路の出射側に接続して、前記第２の中央導波路の
両側に同数ずつ並設された複数の第２の並設導波路と、
を有する対称構造の第２の方向性結合器によって、前記
第１の扇形スラブ導波路と前記アレイ導波路とが接続さ
れることを特徴とする光合分波器。

【０１３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光合分波
器では、光入力導波路と第１の扇形スラブ導波路とを接
続する方向性結合器２１において、中央導波路の両側部
にテーパを設けて、出射端に向かって徐々に幅を狭くし
たことにより、並設導波路の第１の扇形スラブ導波路に
対する出射端の導波路間隔が狭められる。従って、中央
導波路のテーパの角度に応じて、出射光のモード形状に
現れる２つのピーク間距離が変化するので、低損失で、
かつ適切な通過域特性を得ることが可能となる。

【０１３２】また、本発明の光合分波器では、アレイ導
波路の各導波路の入力端に対して、方向性結合器におけ
る複数の併設導波路が接続される構造により、第１の扇
形スラブ導波路の出射端に接続される導波路数が増える
ことから、第１の扇形スラブ導波路内の光のモード形状
に、複数の併設導波路のモード形状が近づき、接続損失
が低減される。

【０１３３】さらに、本発明の光合分波器では、光入力
導波路と第１の扇形スラブ導波路とを接続する第１の方
向性結合器２１において、第１の中央導波路の両側部に
テーパを設けて、出射端に向かって徐々に幅を狭くした
ことにより、第１の並設導波路の第１の扇形スラブ導波
路に対する出射端の導波路間隔が狭められる。従って、
第１の中央導波路のテーパの角度に応じて、出射光のモ
ード形状に現れる２つのピーク間距離が変化する。ま
た、アレイ導波路の各導波路の入力端に対して、第２の
方向性結合器における複数の第２の併設導波路が接続さ
れる構造により、第１の扇形スラブ導波路の出射端に接
続される導波路数が増えることから、第１の扇形スラブ
導波路内の光のモード形状に、複数の第２の併設導波路
のモード形状が近づく。従って、適切な通過域特性が得
られながら、光入力導波路と第１の扇形スラブ導波路と
の間、および第１の扇形スラブ導波路とアレイ導波路と
の間で発生する損失を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に適用可能な方向性結合器の第１の実施
形態例を示す図である。

【図２】本発明の光合分波器の全体構成を示す図であ
る。

【図３】本発明の光出力導波路において得られる通過域
特性の平坦化について説明するためのグラフである。

【図４】方向性結合器において各並設導波路に分岐され
る光パワーの比について示したグラフである。

【図５】方向性結合器を設けたことにより生じる光の過
剰損失の値について示すグラフである。

【図６】本発明に適用可能な方向性結合器の第２の実施
形態例を示す図である。

【図７】本発明に適用可能な方向性結合器の第３の実施
形態例を示す図である。

【図８】本発明に適用可能な方向性結合器の第４の実施
形態例を示す図である。

【図９】本発明に適用可能な方向性結合器の第５の実施
形態例を示す図である。

【図１０】扇形スラブ導波路の出射端におけるモード形
状を、接続される導波路のコアの配置と対比して模式的
に示した図である。

【図１１】本発明に適用可能な方向性結合器の第６の実
施形態例を示す図である。

【図１２】本発明に適用可能な方向性結合器の第７の実
施形態例を示す図である。

【図１３】扇形スラブ導波路に接続される導波路のコア
幅が広がった場合のモード形状を模式的に示した図であ
る。

【図１４】本発明に適用可能な方向性結合器の第８の実
施形態例を示す図である。

【図１５】本発明に適用可能な方向性結合器の第９の実
施形態例を示す図である。

【図１６】本発明に適用可能な方向性結合器の第１０の
実施形態例を示す図である。

【図１７】本発明に適用可能な方向性結合器の第１１の
実施形態例を示す図である。

【図１８】本発明に適用可能な方向性結合器の第１２の
実施形態例を示す図である。

【図１９】本発明に適用可能な方向性結合器の第１３の
実施形態例を示す図である。

【図２０】扇形スラブ導波路の入射端および出射端の双
方に方向性結合器が接続された場合の構成例を示す図で
ある。

【図２１】図２０に示した扇形スラブ導波路に接続され
た各方向性結合器の構造例を示す図である。

【図２２】従来のアレイ導波路型回折格子の構成例を示
す図である。

【図２３】従来のアレイ導波路型回折格子において分波
された光の通過域特性の例を示すグラフである。

【図２４】通過域特性が平坦化された場合の例を示すグ
ラフである。

【図２５】Ｙ分岐回路の構成例を示す図である。

【図２６】Ｙ分岐回路から扇形スラブ導波路に出射され
た光のモード形状を概念的に示す図である。

【図２７】Ｙ分岐回路におけるギャップ幅Ｗと過剰損失
との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１光合分波器２光入力導波路３扇形スラブ導波路４アレイ導波路５扇形スラブ導波路６光出力導波路２１方向性結合器２１ａ中央導波路２１ｂ、２１ｃ並設導波路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１本以上の並設された光入力導波路と、
前記光入力導波路の出射側に配設された第１の扇形スラ
ブ導波路と、前記第１の扇形スラブ導波路から出射され
た光を伝搬し、隣接する同士で一定値ずつ長さの異なる
複数の導波路が並設されたアレイ導波路と、前記アレイ
導波路の出射側に接続された第２の扇形スラブ導波路
と、前記第２の扇形スラブ導波路の出射側に接続された
複数の並設された光出力導波路によってなる導波路構造
を有する光合分波器において、前記光入力導波路の前記第１の扇形スラブ導波路側の端
部において、前記端部に向かって徐々にコア幅が縮小す
るようにその両側部にテーパが設けられることにより構
成され、前記第１の扇形スラブ導波路に接触していない
中央導波路と、一端が前記第１の扇形スラブ導波路の入射側に接続し、
前記中央導波路の両側に同数ずつ並設された複数の並設
導波路と、を有する対称構造の方向性結合器によって、前記光入力
導波路と前記第１の扇形スラブ導波路とが接続されるこ
とを特徴とする光合分波器。
【請求項２】１本以上の並設された光入力導波路と、
前記光入力導波路の出射側に配設された第１の扇形スラ
ブ導波路と、前記第１の扇形スラブ導波路から出射され
た光を伝搬し、隣接する同士で一定値ずつ長さの異なる
複数の導波路が並設されたアレイ導波路と、前記アレイ
導波路の出射側に接続された第２の扇形スラブ導波路
と、前記第２の扇形スラブ導波路の出射側に接続された
複数の並設された光出力導波路によってなる導波路構造
を有する光合分波器において、前記光入力導波路の前記第１の扇形スラブ導波路側の端
部により構成されて、前記第１の扇形スラブ導波路に接
触していない中央導波路と、一定のコア幅を有し、前記中央導波路の入射側の端部か
ら所定の長さ分だけ前記中央導波路に並設され、さらに
他端に向かって前記中央導波路に対して対向するもの同
士の距離が徐々に縮小または拡大するように形成され、
前記他端が前記第１の扇形スラブ導波路の入射側に接続
され、前記中央導波路の両側に同数ずつ設けられた複数
の並設導波路と、を有する対称構造の方向性結合器によって、前記光入力
導波路と前記第１の扇形スラブ導波路とが接続されるこ
とを特徴とする光合分波器。
【請求項３】１本以上の並設された光入力導波路と、
前記光入力導波路の出射側に接続された第１の扇形スラ
ブ導波路と、前記第１の扇形スラブ導波路から出射され
た光を伝搬し、隣接する同士で一定値ずつ長さの異なる
複数の導波路が並設されたアレイ導波路と、前記アレイ
導波路の出射側に接続された第２の扇形スラブ導波路
と、前記第２の扇形スラブ導波路の出射側に接続された
複数の並設された光出力導波路によってなる導波路構造
を有する光合分波器において、前記アレイ導波路の具備する前記各導波路の前記第１の
扇形スラブ導波路側の端部により構成されて、前記第１
の扇形スラブ導波路に接触していない中央導波路と、一端が前記第１の扇形スラブ導波路の出射側に接続し
て、前記中央導波路の両側に同数ずつ並設された複数の
並設導波路と、を有する対称構造の方向性結合器によって、前記第１の
扇形スラブ導波路と前記アレイ導波路とが接続されるこ
とを特徴とする光合分波器。
【請求項４】１本以上の並設された光入力導波路と、
前記光入力導波路の出射側に配設された第１の扇形スラ
ブ導波路と、前記第１の扇形スラブ導波路から出射され
た光を伝搬し、隣接する同士で一定値ずつ長さの異なる
複数の導波路が並設されたアレイ導波路と、前記アレイ
導波路の出射側に接続された第２の扇形スラブ導波路
と、前記第２の扇形スラブ導波路の出射側に接続された
複数の並設された光出力導波路によってなる導波路構造
を有する光合分波器において、前記光入力導波路の前記第１の扇形スラブ導波路側の端
部において、前記端部に向かって徐々にコア幅が縮小す
るようにその両側部にテーパが設けられることにより構
成され、前記第１の扇形スラブ導波路に接触していない
第１の中央導波路と、一端が前記第１の扇形スラブ導波路の入射側に接続し、
前記第１の中央導波路の両側に同数ずつ並設された複数
の第１の並設導波路と、を有する対称構造の第１の方向性結合器によって、前記
光入力導波路と前記第１の扇形スラブ導波路とが接続さ
れ、前記アレイ導波路の具備する前記各導波路の前記第１の
扇形スラブ導波路側の端部により構成されて、前記第１
の扇形スラブ導波路に接触していない第２の中央導波路
と、一端が前記第１の扇形スラブ導波路の出射側に接続し
て、前記第２の中央導波路の両側に同数ずつ並設された
複数の第２の並設導波路と、を有する対称構造の第２の方向性結合器によって、前記
第１の扇形スラブ導波路と前記アレイ導波路とが接続さ
れることを特徴とする光合分波器。
【請求項５】１本以上の並設された光入力導波路と、
前記光入力導波路の出射側に配設された第１の扇形スラ
ブ導波路と、前記第１の扇形スラブ導波路から出射され
た光を伝搬し、隣接する同士で一定値ずつ長さの異なる
複数の導波路が並設されたアレイ導波路と、前記アレイ
導波路の出射側に接続された第２の扇形スラブ導波路
と、前記第２の扇形スラブ導波路の出射側に接続された
複数の並設された光出力導波路によってなる導波路構造
を有する光合分波器において、前記光入力導波路の前記第１の扇形スラブ導波路側の端
部により構成されて、前記第１の扇形スラブ導波路に接
触していない第１の中央導波路と、一定のコア幅を有し、前記第１の中央導波路の入射側の
端部から所定の長さ分だけ前記第１の中央導波路に並設
され、さらに他端に向かって前記第１の中央導波路に対
して対向するもの同士の距離が徐々に縮小または拡大す
るように形成され、前記他端が前記第１の扇形スラブ導
波路の入射側に接続され、前記第１の中央導波路の両側
に同数ずつ設けられた複数の第１の並設導波路と、を有する対称構造の第１の方向性結合器によって、前記
光入力導波路と前記第１の扇形スラブ導波路とが接続さ
れ、前記アレイ導波路の具備する前記各導波路の前記第１の
扇形スラブ導波路側の端部により構成されて、前記第１
の扇形スラブ導波路に接触していない第２の中央導波路
と、一端が前記第１の扇形スラブ導波路の出射側に接続し
て、前記第２の中央導波路の両側に同数ずつ並設された
複数の第２の並設導波路と、を有する対称構造の第２の方向性結合器によって、前記
第１の扇形スラブ導波路と前記アレイ導波路とが接続さ
れることを特徴とする光合分波器。