JP3852409B2 - 光機能デバイス - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＷＤＭ(Wavelength Division Multiplexing)システムにおいて波長毎に信号経路切り替えや光出力の調節等を行うための光信号処理に関し、特に特定波長の信号の追加／抜き取り(Add/Drop)、波長毎の光出力の調節やモニタ、および波長毎の波長分散補償を行うために必要となる構成要素部品を、平面光導波路を用いて集積し小型化する光機能デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、データトラフィックの増大に対応するためＷＤＭシステムの導入が積極的に進められてきた。これらのシステムは基本的にpoint to pointのシステムであるが、将来、ＷＤＭシステムが網目状に接続された大規模なフォトニックネットワークでは、ＷＤＭシステムの効率的運用による運用コスト低減のため、必要に応じて特定波長の光信号を追加（Add）/抜き取り（Drop)が可能なＯＡＤＭ(Optical Add/Drop Multiplexing)デバイスとしての波長選択スイッチや、波長毎の光出力の調節やモニタ、波長毎の波長分散補償機能を有する光機能デバイスが不可欠である。
【０００３】
図４０は波長選択スイッチをＷＤＭシステムに利用した場合の一例である。
【０００４】
図４０において、波長分割多重光は局ｍ、局ｎ、局ｏの方向に伝搬しており、局ｎには波長選択スイッチを備えたＯＡＤＭノードが配置されている。
【０００５】
図４０に示したシステムの例では、局ｍからの波長分割多重光には、λ１〜λ５の各波長に対応する光信号λ１（ａ）〜λ５（ａ）が含まれている。
【０００６】
局ｎでは前記光信号のうち、所要波長の光信号の抜き取り、追加を行なう。
【０００７】
図の例では、波長λ２、λ４の光信号λ２（ａ）、λ４（ａ）を抜き取り、次の局である局ｏに向けて同一の波長λ２、λ４の光信号λ２（ｂ）、λ４（ｂ）を追加する場合を示している。
【０００８】
局ｍからの波長分割多重光は局ｎの波長選択スイッチのＩＮポートに入力される。
【０００９】
波長選択スイッチはこの波長分割多重光を各波長の光信号に分波し、所要の光信号λ２（ａ）、λ４（ａ）を波長多重し、波長分割多重光としてＤｒｏｐポートに出力する。
【００１０】
一方、追加する信号λ２（ｂ）、λ４（ｂ）を含んだ波長分割多重光はＡｄｄポートから波長選択スイッチに入力され、波長選択スイッチはこの波長分割多重光を各波長の光信号に分波し、前記Ｄｒｏｐポートには出力されなかった光信号λ１（ａ）、λ３（ａ）、λ５（ａ）と波長多重されて、次の局である局ｏに向けてＯＵＴポートから出力される。
【００１１】
このように、この例において波長選択スイッチは、入力された波長分割多重光の所要波長の光信号を抜き取り、前記所要波長で、抜き取った光信号とは別の光信号を追加する機能を果たしている。
【００１２】
ここで、従来の波長選択スイッチの構成例として、回折格子を用いた図４１の構成（特許文献１参照）、アレイ導波路格子（ＡＷＧ：Arrayed Waveguide Grating）を用いた図４２の構成（特許文献２参照）がある。
【００１３】
図４１は、回折格子と、ミラーの角度を電気的に制御するメカニカル光スイッチであるＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical Systems）ミラーを用いた波長選択スイッチ構成の第1の従来例である。
【００１４】
図４１において、波長選択スイッチは、ＩＮポートおよびＡＤＤポートから入射した波長多重されたコリメート光を回折格子で各波長に分波し、各波長の集光位置にそれぞれＭＥＭＳミラーを設ける構成である。
【００１５】
ＩＮポートから入射した各波長の光は、対応するＭＥＭＳミラーの角度に応じて、ＯＵＴポートに向かうか、またはＤＲＯＰポートから出力される。
【００１６】
ＡＤＤポートから入射した、前記ＤＲＯＰポートから出力される光と同一の波長の光は、前記ＩＮポートから入射しＯＵＴポートに向かう光と波長多重されてＯＵＴポートから出力される。
【００１７】
図４２はＡＷＧ２個、回折格子２個とＭＥＭＳミラーを用いた波長選択スイッチ構成の第２の従来例である。
【００１８】
ＩＮポート、ＡＤＤポートから入射した波長分割多重光はそれぞれ第1のＡＷＧ、第２のＡＷＧで複数の波長を含む波長グループに分波され、さらにそれぞれ第１の回折格子と第２の回折格子によって各波長グループ内の各波長に分波されて、各波長に対応するＭＥＭＳミラーに導かれる。
【００１９】
前記ＭＥＭＳミラーは、第１のＡＷＧからの信号光を第１のＡＷＧに戻す（状態１）か、または第２のＡＷＧに入射させるか（状態２）を、その傾斜を変化させることにより切り替えられるように構成されている。
【００２０】
ＭＥＭＳミラーが状態１である光路では、ＩＮポートから入射した該当する波長の信号光はＭＥＭＳミラーで反射された後、第１の回折格子を経由して第１のＡＷＧに戻されるため、光サーキュレータを通ってＰＡＳＳポート（前記ＯＵＴポートに相当する。）から出力される波長分割多重光に含まれることとなる。
【００２１】
一方、ＭＥＭＳミラーが状態２である光路では、第1のＡＷＧと第２のＡＷＧが接続された状態となり、ＩＮポートから入射した該当する波長の信号光は第２の回折格子を経由して第２のＡＷＧ、光サーキュレータを通ってＤＲＯＰポートから出力される波長分割多重光に含まれることとなり、また、ＡＤＤポートから入射された該当する波長の信号光は第１の回折格子、第１のＡＷＧ、光サーキュレータを経由して前記ＰＡＳＳポートから出力される波長分割多重光に含まれることとなる。
【００２２】
このようにして、波長選択スイッチによって、特定波長の光の追加、抜き取りを可能としている。
【００２３】
ここで、波長選択スイッチは波長分割多重光を各波長に分解する波長分波フィルタ、分波した光の経路を切り替える光スイッチ、経路が切り替えられた後の各波長の光を一つに束ねる波長合波フィルタによって構成される。
【００２４】
なお、一般に波長分波フィルタと波長合波フィルタには同一の構成のものが用いられるので以下この波長分波フィルタ及び波長合波フィルタを波長合分波フィルタという。
【００２５】
図４３は波長選択スイッチの第３の従来例である。
【００２６】
ここで、図４３に例示するものは光導波路で構成した波長選択スイッチであり、以下の説明においては、このタイプのものを導波路型波長選択スイッチといい、これに対して、図４１のように、回折格子、レンズ、ＭＥＭＳミラー等で構成した波長選択スイッチを空間結合型波長選択スイッチという。
【００２７】
図４３の導波路型波長選択スイッチは、波長分波フィルタ１ａおよび波長合波フィルタ１ｂとしてＡＷＧを用い、光スイッチ２として温度光学効果を利用したマッハツェンダ干渉計型導波路スイッチ（以下温度光学効果型導波路スイッチという）を用いるものである。
【００２８】
ここで、図４１に示すような空間結合型波長選択スイッチの特徴は、波長合分波フィルタに空間回折格子を使用し、光の経路切り替えにメカニカルなスイッチ（ＭＥＭＳ等）を使用し、光学的機能要素間の光結合に空間光学系を使用している点が挙げられる。
【００２９】
一方、図４３に示すような導波路型波長選択スイッチの特徴は、平面光導波路で構成した要素部品をモノリシック集積したもので、波長合分波フィルタにＡＷＧを使用し、光の経路切り替えに熱光学効果型導波路スイッチを使用し、光学的機能要素間の光結合に導波路を使用している点が挙げられる。
【００３０】
【特許文献１】
米国特許第５９６０１３３号
【００３１】
【特許文献２】
米国特許第６２６３１２７号
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
図４１に示した第1の従来例ではＷＤＭシステムで要求される高分解能と小型化の両立が困難な点が問題である。
【００３３】
回折格子で分解能を高めるためには、回折格子へ入射するビームの径を大きくする必要があり、このためデバイスが大型化する。回折格子の分解能はＮｍ（Ｎ：ビーム照射領域の格子本数、ｍ：回折次数）で表される。回折格子への入射角度を垂直、反射角度を回折格子主面の法線からθと仮定すると、回折格子の分解能λ/dλは、次の式（１）で示される。
【００３４】
λ/dλ ＝ Ｎｍ ＝Ｎ(ａ・sinθ/λ) ・・・式（１）
ただし、aは回折格子の格子線の間隔、λは光の波長である。
【００３５】
ここで、θ＝１５°、λ＝１．５５μｍの場合は、次の式（２）となる。
【００３６】
λ/dλ ＝Ｎａ/５．９９μｍ ・・・式（２）
ここで、反射ミラーの間隔をｐｍ＝５００μｍ、ミラー反射面でのビーム径をＤｍ＝１００μｍとすると、第1の従来例の構成で、光の波長が１．５５μｍの帯域、波長間隔が０．８ｎｍのＷＤＭシステムに対応するためには
の分解能が必要となり、回折格子でのビーム径Ｄｇは式（２）を利用すると
となり、大きなビーム径となる。このため、デバイス中の合分波フィルタの幅が少なくとも6ｃｍ必要で、波長選択スイッチ全体としてはさらに広い幅が必要になる。
【００３７】
導波路型波長選択スイッチは図４３に例示するように平板状基板上に形成されるため薄型である。通常厚さ1ｍｍ前後の平板状基板が用いられるため、チップ自体は非常に薄型である。このため保護ケースに収納後の装置全体の厚さを薄くすることができる。これに対し、前述のごとく、空間結合型波長選択スイッチに用いる回折格子、レンズ等は薄くすることが困難なため、装置全体の厚さが厚くなる問題がある。
【００３８】
また、空間結合型波長選択スイッチでは、レンズを光軸に垂直な２軸と光軸方向及び互いに直交する２軸方向あおりの５軸方向に精密に位置調節して固定する必要があり、レンズ以外の光学部品については上記５軸に加えて回転方向の６軸に精密に位置調節して固定する必要があるため、導波路型波長選択スイッチに比べ組み立てに手間がかかる問題もある。
【００３９】
このことは、図４２に示す第２の従来例におけるレンズ、回折格子等についても同様である。
【００４０】
一方、ＡＷＧを用いた第２および第３の従来例では、波長合分波フィルタとしてのＡＷＧ部分は、前記第１の従来例における回折格子の場合より小型に設計できる。
【００４１】
このため、前記第1の従来例より波長選択スイッチを小さくできるが、例えば図４３のような構成のＡＷＧの挿入損失は、光信号が１回通過する毎に約３ｄＢであり、前記第２および第３の従来例においては、各波長の光信号が分波時に１度、合波時に１度の計２回ＡＷＧを通過するため、その挿入損失は約６ｄＢと大きくなる点が問題である。
【００４２】
以下に前記第２および第３の従来例で使用されている構成のＡＷＧにおいて挿入損失が大きくなる理由を説明する。
【００４３】
図４４は従来のＡＷＧの構成例である。
【００４４】
図４４において、従来のＡＷＧは、入力導波路３、入力スラブ導波路４、複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５、出力スラブ導波路６及び複数の出力チャネル導波路６１０から構成される。
【００４５】
入力導波路３は導波路端面２０３からの入力光を入力スラブ導波路４に導くためのものであり、入力スラブ導波路４は入力光をチャネル導波路アレイ５に分配するためのものである。
【００４６】
入力スラブ導波路４は図４４の紙面に平行な方向に広がっており、光が入力導波路３から入力スラブ導波路４に入ると、図４４の紙面に平行な方向には閉じ込められず、自由に広がり伝搬する（以下これを自由伝搬という）。
【００４７】
入力スラブ導波路４を紙面に平行な方向に自由伝搬した光はチャネル導波路アレイ５に到達して光結合するため、入力光のパワーはチャネル導波路アレイ５を構成する各チャネル導波路に分配される。
【００４８】
チャネル導波路アレイ５はここを通過する光に位相のずれを与えるためのものであり、隣り合う導波路の実効的光路長の差が一定になるように形成されている。
【００４９】
そのため、光がチャネル導波路アレイ５内を、入力スラブ導波路４との境界から出力スラブ導波路６との境界まで伝搬すると、各チャネル導波路中の光にその波長に対応した位相のずれを生ずる。この位相ずれが後述する分光作用に寄与する。
【００５０】
出力スラブ導波路６はチャネル導波路アレイ５から出力された光を自由伝搬させ、干渉させるためのものである。
【００５１】
チャネル導波路アレイ５を構成する各チャネル導波路から同じ位相の光が出力されると、ある波長の光は出力チャネル導波路６１０のうち、図４４における上下方向の中央に位置する導波路と出力スラブとの境界に集光される。
【００５２】
これは、チャネル導波路アレイ５と出力スラブ導波路６との境界は、前記集光する位置を中心とする円弧になっており、各チャネル導波路を出た光はこの円弧の中心、即ち上下方向の中央に位置する出力チャネル導波路６１０の中央に向かって直進するからである。このときの波長を中心波長という。
【００５３】
光の波長が中心波長より短い場合には、チャネル導波路アレイ５から出力される光の位相は図の下側ほど進んでいる。各チャネル導波路から出力される光の位相が等しくなる位置（以下これを等位相面という）に着目すると、図の下側に行くほど右側に位置するようになる。これは位相が進んでいる状態である。そのため、中心波長より短い光は相対的に上側に集光される。
【００５４】
逆に光の波長が中心波長より長い場合には、チャネル導波路から出力される光の位相は図の上側ほど進んでいる。そのため相対的に下側に集光される。
【００５５】
このようにして、出力スラブ導波路６と出力チャネル導波路６１０との境界をつなぐ線６１１上には、上側が短波長、下側が長波長になる連続的スペクトルとして、分光および集光が行われる。なお、この出力スラブ導波路６と出力チャネル導波路６１０との境界をつなぐ線６１１は円弧となる。
【００５６】
次に出力チャネル導波路６１０は、円弧６１１上に集光された連続スペクトルから特定の波長帯域の光のみを切り取り、導波路端面２０４に導くためのものであり、複数のチャネル導波路からなる。前述のように、円弧６１１上の位置が異なると切り取られる光の波長帯域も異なったものとなる。
【００５７】
そして円弧６１１上の出力チャネル導波路６１０の間隔は出力される光の波長に比例する。このため、円弧６１１上に等間隔に出力チャネル導波路を配置すると切り取られて出力される光の波長間隔も等間隔となる。また、出力チャネル導波路の間隔を調節することにより出力される光の波長間隔を調節することもできる。
【００５８】
なお前記ＡＷＧの構成およびその分光原理は、例えば文献、Meint K. Smit and Cor van Dam ,IEEE JORNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, VOL. 2, pp.236-250 (1996)等に記載されている。
【００５９】
図４５は出力チャネル導波路入力部での光の強度分布を説明する図である。
【００６０】
図４５（ａ）は図４４の部分Ａの拡大図であり、図４５（ｂ）は図４５（ａ）の部分Ｂの拡大図である。
【００６１】
図４５（ａ）に例示するように、円弧６１１上に集光される光は、例えば６１２に示すように、中央が強く、端（図では上下）に向かうと急峻に弱くなる強度分布を持つ。
【００６２】
例えば白色の光が入力されたとし、６１２で示した光の強度分布を波長λcの強度分布とすると、図４５(ｂ)に例示するように、僅か短波長（λc−Δλ）及び僅か長波長（λc＋Δλ）の光も同じ強度分布になる。入射光が白色光の場合、この強度分布の光が連続的に並ぶ。
【００６３】
このとき出力チャネル導波路との結合効率に着目すると、波長λcの光は、出力チャネル導波路と光軸が一致するため最も高効率な結合になる。これに対し、波長がλc−Δλまたはλc＋Δλの光は、出力チャネル導波路と光軸がずれるため結合効率が低下し、波長がλcからずれるほど、結合効率はより低下する。
【００６４】
この際の結合は、ほぼガウスビームの結合と同じになる。
【００６５】
図４６はこのときの出力チャネル導波路から出力される光の波長に対する損失を示していおり、出力チャネル導波路から出力される光の強度を、横軸を波長、縦軸を強度とするグラフ（これは出力チャネル導波路から出力されるスペクトルと同じになる）にしたものでありその形状はガウス型になる。
【００６６】
しかし、通信システムでは先端が略平坦となる（以下フラットトップという）透過特性が求められる。これは、例えば環境条件の変化等により、波長分割多重光を構成する各波長がある帯域内で変動しても、損失が略同一であることが望ましいからである。
【００６７】
ここで、透過特性をフラットトップ化するための従来の技術につき説明する。
【００６８】
図４７は透過特性をフラットトップ化するための従来の構成例である。
【００６９】
図４７において、入力導波路３と入力スラブ導波路４の境界部に、幅が広い部分３０１（マルチモード導波路部）を形成し、スペクトルのフラットトップ化を行なっている。入力導波路の幅が広い部分３０１では、光の強度分布が双峰型（以後これを双峰モードという）になる。
【００７０】
図４８は図４７に対応した、出力チャネル導波路入力部での光の強度分布を説明する図で、図４８（ａ）は図４７の部分Ａの拡大図、図４８（ｂ）は図４８（ａ）の部分Ｂの拡大図である。
【００７１】
入力スラブ導波路に入射する光が双峰モードとなると、図４８（ａ）に例示するように、出力チャネル導波路６１０に集光される光の強度分布６１２も双峰モードになる。すなわち、入力スラブ導波路に入射する光の強度分布と出力チャネル導波路６１０に集光される光の強度分布は同じになる。
【００７２】
図４８（ｂ）は波長λcの光と僅か短波長（λc−Δλ）及び僅か長波長（λc＋Δλ）の光の強度分布を示すものである。入射光が白色光の場合、いずれも同じ形になる。
【００７３】
この双峰モードの波長λc、λc−Δλ及びλc＋Δλの光と出力チャネル導波路の結合効率は、中央の窪みの大きさと二つの山の間隔を調節すると一定になる。
【００７４】
図４９はこのように二つの山の間隔を調節した場合の、出力チャネル導波路から出力される光の波長に対する損失を示す図であり、例えば図４９の曲線（ロ）に例示するように、フラットトップな透過特性が得られる。なお図４９の曲線（ａ）は図４６に示したガウス型の透過特性である。
【００７５】
このように、図４７に例示した構造を用いること、すなわち入力導波路をマルチモード化した部分３０１を形成することによりフラットトップ型透過特性を実現することができる。
【００７６】
しかし、図４９の（ａ）と（ｂ）の比較から明らかなように、入力導波路をマルチモード化した部分３０１を形成した（ｂ）の場合の損失は（ａ）より大きくなる。
【００７７】
この損失は、ＡＷＧを一回通過する場合でおよそ３ｄＢで、たとえば図４２の例では、ＡＷＧを２回通過するので、約６ｄＢの損失増加となる。
【００７８】
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、フラットトップ型透過特性を有し、かつ損失が小さく、小型である光機能デバイスの提供を目的とする。
【００７９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光機能デバイスは、ほぼ平坦な２面を主面とする平坦な板状の基板にクラッドおよび該クラッドよりも屈折率が相対的に高いコアが形成され、該コア中を光が伝搬しうる光導波路で構成された波長合分波フィルタであって、該コアが、当該波長合分波フィルタの一端にコアパターン断面が露出する露出部をそなえるとともに、前記露出部から入射された光を伝搬しうるコアパターンを有する入力導波路と、該入力導波路に連続して形成され、該入力導波路からの光が前記基板の主面に平行な方向に回折して広がりながら自由伝搬しうるコアパターンを有する入力スラブ導波路と、当該波長合分波フィルタの他の一端にコアパターン断面が露出して出力端を構成し、且つ当該出力端付近で当該コアパターンが等間隔で且つ当該出力端付近で当該コアパターンが平行で且つ当該出力端は当該コアパターンの端面がチャネル導波路パターンに対して垂直な一直線上に並ぶように形成され且つ前記入力導波路と入力スラブ導波路との接続部から前記出力端までの実効的光路長が異なるように形成された複数のコアパターンからなる導波路で、前記入力導波路から入射され前記出力端から出力される光が、いずれの隣り合う導波路を通過しても等しい位相差を形成しうるチャネル導波路を有し、複数の波長の光が多重化された波長分割多重光を前記入力導波路から入力したとき、前記出力端から、前記基板の主面に平行な方向について、波長分割多重光を、波長分割多重光に含まれる光の波長に応じた異なる角分散を持ったほぼ平行な光に分光して出力する平板状の前記波長合分波フィルタを少なくとも２個具備し、更に、当該２個の平板状の波長合分波フィルタを２層に積み重ねるように配置すると共に、当該２層に配置された波長合分波フィルタの各々の出力端近傍に、前記波長合分波フィルタから出力される光を前記基板の主面に対して垂直な方向にコリメートするように配置された垂直方向コリメートレンズと、当該垂直方向コリメートレンズを通過した前記二つの波長合分波フィルタからの出力光について、異なる二つの波長合分波フィルタから出力される光であっても同じ波長の光については同じ位置であって且つ各波長毎にはその角分散に応じた互いに異なる位置に集光するように構成され配置された少なくとも１個の集光レンズと、前記波長合分波フィルタにより生成された角分散に応じて前記集光レンズで集光される各波長の光の集光位置に各々１個づつ配置された反射ミラーで、前記波長合分波フィルタから出力された各波長毎の光を前記基板の主面とは垂直な方向に波長毎に独立に反射し且つ反射方向を偏向可能な前記反射ミラーとを有する構成とする。
【００８０】
また、本発明の光機能デバイスは、ほぼ平坦な２面を主面とする平坦な板状の基板にクラッドおよび該クラッドよりも屈折率が相対的に高いコアが形成され、該コア中を光が伝搬しうる光導波路で構成された波長合分波フィルタであって、該コアが、当該波長合分波フィルタの一端にコアパターン断面が露出する露出部をそなえるとともに、前記露出部から入射された光を伝搬しうるコアパターンを有する入力導波路と、該入力導波路に連続して形成され、該入力導波路からの光が前記基板の主面に平行な方向に回折して広がりながら自由伝搬しうるコアパターンを有する入力スラブ導波路と、当該波長合分波フィルタの他の一端にコアパターン断面が露出して出力端を構成し、且つ前記基板の主面に平行な方向について、当該コアパターン中を光が自由伝搬可能な程度に広い幅を持ったコアパターンで構成された出力スラブ導波路と、前記入力スラブ導波路と当該出力スラブ導波路を結ぶ複数のコアパターンで構成されるチャネル導波路で、出力スラブ導波路と接続している部分の近傍で当該チャネル導波路を構成するコアパターンが等間隔で且つ出力スラブ導波路と接続している部分の近傍で当該チャネル導波路を構成するコアパターンが平行で且つ出力スラブ導波路とチャネル導波路の境界がチャネル導波路を構成するコアパターンに対して垂直な一直線になるように形成され且つ前記の入力導波路と入力スラブ導波路の接続部から出力スラブ導波路までの実効的光路長が異なるように形成された複数のコアパターンからなる導波路で、前記入力導波路から入射されて前記出力スラブに出力される光が、いずれの隣り合う導波路を通過しても等しい位相差を形成し得るチャネル導波路を有し、複数の波長の光が多重化された波長分割多重光を前記入力導波路から入力したとき、前記出力端から、前記基板の主面に平行な方向について、波長分割多重光を、波長分割多重光に含まれる光の波長に応じた異なる角分散を持ったほぼ平行な光に分光して出力する平板状の前記波長合分波フィルタを少なくとも２個具備し、更に、当該２個の平板状の波長合分波フィルタを２層に積み重ねるように配置すると共に、当該２層に配置された波長合分波フィルタの各々の出力端近傍に、前記波長合分波フィルタから出力される光を前記基板の主面に対して垂直な方向にコリメートするように配置された垂直方向コリメートレンズと、当該垂直方向コリメートレンズを通過した前記二つの波長合分波フィルタからの出力光について、異なる二つの波長合分波器から出力される光であっても同じ波長の光については同じ位置であって且つ各波長毎にはその角分散に応じた互いに異なる位置に集光するように構成され配置された少なくとも１個の集光レンズと前記波長合分波フィルタにより生成された角分散に応じて前記集光レンズで集光される各波長の光の集光位置に各々１個づつ配置された反射ミラーで、前記波長合分波フィルタから出力された各波長毎の光を前記基板の主面とは垂直な方向に波長毎に独立に反射し且つ反射方向を偏向可能な前記反射ミラーを有する構成とする。
【００８１】
さらに、本発明の光機能デバイスは、入力端を有するスラブ導波路と、波長分割多重光を前記スラブ導波路から入力したときに、前記波長分割多重光を構成する各波長に応じて角分散を生ずるようにそれぞれの光路長の差が設定されている複数のチャネル導波路と、を有する第１および第２の波長合分波フィルタを、２層に積み重ねるように配置した波長合分波ユニットと、前記第１の波長合分波フィルタのチャネル導波路から出力される角分散を生じた或る波長の光と、前記第２の波長合分波フィルタのチャネル導波路から出力される角分散を生じた同一波長の光とを、同じ位置に集束させる光学手段と、前記同一波長の光が集束する位置に配置され、前記第１の波長合分波フィルタから出力される光を反射し、その反射方向を前記第１の波長合分波フィルタの光の出力方向と、前記第２の波長合分波フィルタの光の出力方向とに制御可能な光反射手段とを有する構成とする。
【００９８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の基本的な作用を説明する図である。
【００９９】
図１において、本発明にかかる光機能デバイスである合分波器２０は、入力スラブ導波路４、この入力スラブ導波路４に光を入力する入力端としての入力導波路３、出力端を持つ出力スラブ導波路６、および入力スラブ導波路４から光が入力され、出力スラブ導波路６へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５から構成される。
【０１００】
図２は、図１において入力導波路３側から光を入射し、ミラー８０１で反射し、再び入力導波路まで戻す光学装置を構成した場合の、光の波長に対する損失を示す図であり、図２の（ｃ）に例示するようにフラットトップで且つ低損失な特性となる。なお図２の（ａ）は図４９に示したガウス型の透過特性である。
【０１０１】
図２（ｃ）のような透過特性が得られるのは、図１における合分波器２０では、それぞれの波長の光を入力して出力端に導くためのチャネル導波路（図４７における６１０に相当する）を設けていないためである。
【０１０２】
先に説明したように、出力端側のチャネル導波路はスペクトルの一部を切り取り、特定の波長の光を導くものである。そのスペクトルを切り取る際、低損失にしようとすれば透過特性がガウス型になり、透過特性をフラットトップにしようとすれば挿入損失が増加するという問題があった。
【０１０３】
これに対して、本発明を適用した合分波器には出力端側のチャネル導波路が存在しないため、合分波器から出力される光は極めて広い帯域を有する。
【０１０４】
図１において帯域を決めるのは、ミラー８０１である。そして反射される光の帯域はミラー８０１の幅（図１においては紙面での上下の幅）に比例する。
【０１０５】
なお、ミラーの場合には、集光された光のスポットがミラーの有効部に入っている限り低損失になる。そのため図２の（ｃ）のようにフラットトップで且つ低損失な透過特性が得られることになる。
【０１０６】
以上のように本発明にかかる光機能デバイスとしての合分波器を用いることにより、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られる効果を生ずる。また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイス、例えば波長選択スイッチ用の波長合分波フィルタが実現できる。
【０１０７】
なお、図１において、ミラー８０１に替えて他の光学デバイス、たとえば光電変換素子等を配置した場合でも、出力端側のチャネル導波路が存在しないため、前記効果を奏することは明らかである。
【０１０８】
また、本実施例において、出力スラブ導波路６を設けているのは、非隣接クロストークを低く抑えるように、各チャネル導波路の長さ誤差を低減するためである。
【０１０９】
すなわち、製造過程において、出力スラブ導波路６を設けずにチャネル導波路アレイ５の部分で切断した場合、隣り合うチャネル導波路間で切断面の角度にずれがあると、これがそのままチャネル導波路の長さのばらつきとなる。
【０１１０】
しかし、短い出力スラブ導波路６を設けることで、チャネル導波路アレイ５のところで切断する必要はなくなるため、コア加工時に用いるフォトマスクの精度でチャネル導波路の長さのばらつきを抑えることができる。
【０１１１】
このような理由から図１の構成には出力スラブ導波路６を備えた構成としたが、出力スラブ導波路６がなく、チャネル導波路アレイ５の出力端をその端面とする合分波器であっても、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られる効果を生じ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイス、例えば波長選択スイッチ用の波長合分波フィルタが実現できることは明らかである。
【０１１２】
（第１実施例）図３は本発明にかかる光機能デバイスの一例で、波長合分波フィルタの構成例であり、図３（a）は波長合分波フィルタの平面図、図３（b）は波長合分波フィルタを図３（a）の点線Ａ−Ａで切断した断面図、図３（c）は波長合分波フィルタを図３（a）の点線Ｂ−Ｂで切断した断面図、図３（d）は波長合分波フィルタを図３（a）の点線Ｃ−Ｃで切断した断面図である。
【０１１３】
本発明にかかる波長合分波フィルタは、例えば図３（ｂ）に示すように、平板状基板１００と、その主平面上に形成した光導波路２００により構成される。ここに平板状基板１００の主平面とは、例えば図３（ｂ）の平板状基板１００において、光導波路２００と接している面である。
【０１１４】
光導波路２００はクラッド２０１と、クラッド２０１で周囲が取り囲まれ、クラッドより屈折率が高いコア２０２とにより構成される。但し、導波路端面２０３及び導波路端面２０４に限ってはコア２０２が露出している。
【０１１５】
そして、図３（ａ）において、波長合分波フィルタを構成する光導波路２００は、そのコアの形状（以降コアパターンという）に入力スラブ導波路４、この入力スラブ導波路４に光を入力する入力端としての入力導波路３、出力端を持つ出力スラブ導波路６、および入力スラブ導波路４から光が入力され、出力スラブ導波路６へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５を含む。
【０１１６】
なお、図３（a）の光導波路２００におけるコアパターンはクラッド２０１中に埋め込まれているが、便宜上、点線ではなく実線で示している。以下平面図については同様に埋め込まれた層であっても実線で示すが、実際には図３（b）、図３（c）及び図３（d）のようにコア２０２はクラッド２０１に埋め込まれている。
【０１１７】
また、図３（ｂ）のコア２０２は入力導波路３に、図３（c）のコア２０２は入力スラブ導波路４にそれぞれ対応し、図３（d）のコア２０２は出力スラブ導波路６に対応する。
【０１１８】
図３（ａ）に例示する波長合分波フィルタの入力スラブ導波路４とチャネル導波路アレイ５の境界をチャネル導波路アレイ５の入力開口５０１と定義すると、チャネル導波路アレイ５の入力開口５０１は入力導波路３と入力スラブ導波路４の接続点４００を中心に描いた半径Ｒの円弧４０１上に位置している。
【０１１９】
さらに入力導波路３と入力スラブ導波路４の接続点４００は円弧４０１を構成する円のローランド円上にあり、入力スラブ導波路４の境界４０２は、このローランド円の一部である。ここにローランド円とはその円弧が半径Ｒの円の中心上を通る半径Ｒ／２の円のことである。
【０１２０】
なおこのローランド円上であれば図示した位置４００以外にも入力導波路３を配置可能である。
【０１２１】
さらに、チャネル導波路アレイ５と出力スラブ導波路６の境界をチャネル導波路アレイ５の出力開口５０２と定義すると、チャネル導波路アレイ５の出力開口５０２は図示したように直線状に配列されており、出力スラブ導波路６を構成するコアと、チャネル導波路アレイ５を構成するコアおよびクラッド２０１との境界６０１は直線状に構成されている。
【０１２２】
加えてチャネル導波路アレイ５は、隣り合うチャネル導波路のコアパターンの入力開口から出力開口までの光路長の差が一定になるようにその長さが調節されて形成されている。
【０１２３】
この光路長の差は、波長分割多重光を、入力端としての入力導波路３から入力したときに、前記波長分割多重光を構成する各波長に応じて角分散を生ずるように設定されている。
【０１２４】
図４は本発明にかかる波長合分波フィルタの端面の一例を示す。
【０１２５】
図４（a）は入力導波路側の導波路端面２０３の構成例、図４（b）は出力スラブ導波路側の導波路端面２０４の構成例である。いずれも平板状基板１００の端面と同一面になるように導波路端面を形成してある。一般に入力導波路側の導波路端面２０３には光ファイバを接続する。
【０１２６】
なお、光ファイバや導波路に戻る導波路端面における反射光を減衰させる必要がある場合には、導波路端面を光ファイバや導波路に対して垂直な面から傾斜させても良い。
【０１２７】
つぎに、本実施例の波長合分波フィルタの具体的な構成について記述する。
例えば厚さ１ｍｍのシリコン基板（平板状基板１００に相当する）上にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等を用い、厚さ２０μｍのクラッド用シリカガラスと厚さ6μｍのコア用シリカガラスを堆積する。
【０１２８】
その上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィープロセスによりほぼコアパターンと同様の形状のフォトレジストパターンを形成する。次いでフォトレジストパターンをマスクとして反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）を行い、コアパターンを形成する。
【０１２９】
この工程を経ると、コア２０２は、入力導波路３、入力スラブ導波路４、チャネル導波路アレイ５及び出力スラブ導波路６の各コアパターンだけを残し除去される。
【０１３０】
次いでＣＶＤ法等を用い、コアパターン上に厚さ２０μｍのクラッド用シリカガラスを堆積する。次いで半導体デバイスの切断等に用いる切断機（ダイシングマシーン）で切断すると同時に導波路端面２０３及び２０４を形成する。以上により本実施例の波長合分波フィルタが形成される。
【０１３１】
具体的寸法は、入力導波路３の幅が6μｍ、長さが５ｍｍ、入力スラブ導波路４とチャネル導波路アレイ５との境界の半径Ｒが１７ｍｍ、チャネル導波路アレイ５を構成するチャネル導波路の幅が6μｍ、隣り合うチャネル導波路の入力開口から出力開口までの実効的光路長の差が４５μｍ、各チャネル導波路のコアパターンの入力開口及び出力開口の間隔が１４μｍである。コアの厚さは全て６μｍ、コアとクラッドの比屈折率差は０．８％である。
【０１３２】
なお平板状基板１００には石英ガラスや硼珪酸ガラス等の他の材料を用いても良い。
【０１３３】
また、光導波路はＣＶＤ法以外の製法やシリカガラス以外の材料、例えばＦＨＤ（Flame Hydolysis Deposition）法で形成するシリカガラス材料や、コーティング法で形成するプラスチック材料であっても良い。
【０１３４】
このように構成された波長合分波フィルタで図１に例示する光学系を構成し、ミラー８０１で反射したときの測定されたスペクトルが図２の（ｃ）に例示したものである。
【０１３５】
図１において、レンズ１２の焦点距離を５８ｍｍ、ミラー８０１の反射面の幅を１００μｍとしたとき、損失が最小から０．５ｄＢ増加するスペクトル幅が０．８ｎｍであった。
【０１３６】
また、ミラー８０１の反射面の幅を５０μｍとしたとき、損失が最小から０．５ｄＢ増加するスペクトル幅が０．４ｎｍであった。このときの挿入損失は６ｄＢであった。
【０１３７】
これは、例えば図４７に例示する従来のＡＷＧを用いた場合にくらべ、損失（１２ｄＢ）が２分の１に低減される効果が得られたことを示している。
【０１３８】
このように、本実施例の合分波器によれば、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイス、例えば波長選択スイッチ用の波長合分波フィルタが実現できる。
【０１３９】
なお、本実施例において、導波路の寸法、レンズ等光学部品の焦点距離等の具体的数値を記したが、これらの数値によらずに本実施例の構成を適用した場合でも本発明の効果が得られることは明白である。
【０１４０】
（第２実施例）図５および図６は本発明にかかる光機能デバイスの一実施例であり、図５は周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル（ｃｈ）多重の波長分割多重光に適用する波長選択スイッチの平面図を示し、図６はその側面図を示す。
【０１４１】
図７は、図５の部分Ａの拡大図であり、周波数間隔１００ＧＨｚ（１．５μｍ帯域において、波長間隔約０．８ｎｍに相当する）で波長多重された光がチャネル導波路アレイ５から出射されたときの各波長の光の出射方向を模式的に示している。
【０１４２】
図５および図６において、ヒータ２２上に実装した熱伝導フィン１０の上に、周波数間隔１００ＧＨｚ用の第１の合分波器２０および第２の合分波器２１を上下に２枚実装してある。
【０１４３】
これらの合分波器２０および２１は同一の構成であり、入力スラブ導波路４、この入力スラブ導波路４に光を入力する入力端としての入力導波路３、および入力スラブ導波路４から光が入力される、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５から構成される。
【０１４４】
周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル多重の波長分割多重光が第１の合分波器２０の入力導波路３に入射すると、入力スラブ導波路４を自由伝搬し、チャネル導波路アレイ５に到達して光結合するため、入力光のパワーはチャネル導波路アレイ５を構成する各チャネル導波路に分配される。
【０１４５】
そして、チャネル導波路アレイ５を構成する各チャネル導波路中の光はその波長に対応した位相のずれを生じてその出力端から出力され、干渉によって図７に示すように、各波長に応じた角分散方向に平行光として出射する。
【０１４６】
このようにしてチャネル導波路アレイ５により各波長に分波された光は、シリンドリカルレンズ１１に導かれて、垂直方向（図６における紙面の上下方向に相当する）に対して平行光となる。
【０１４７】
このことは、第２の合分波器２１に波長分割多重光を入射した場合も同様である。
【０１４８】
そして、第１の合分波器２０により角分散を生じた各波長の光を角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段、および第２合分波器２１により角分散を生じた各波長の光を角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段としてのレンズ１２を設ける。
【０１４９】
さらに、このレンズ１２は、第１の合分波器２０により角分散を生じた或る波長の光と、第２の合分波器２１により角分散を生じた同一波長の光とが集束する位置が一致するように配置する。
【０１５０】
そして、前記角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも１箇所に設ける光反射手段として、複数のミラーからなるミラーアレイ１３を配置し、第１の合分波器により分波された各波長の光を入射させる。
【０１５１】
ミラーアレイ１３には、分波された各波長に対応した４０個のミラーが配置されており、必要に応じて各ミラーの角度を調節し、第１の合分波器２０からの光を第１の合分波器２０へ戻すか、または第２の合分波器２１へと反射させる。
【０１５２】
すなわち、第１の合分波器２０に入射させた波長分割多重光のうち、スイッチングを行わない波長の光については、その波長に対応する位置のミラーの反射角度を第１の合分波器２０からの光が第１の合分波器２０に戻るように調節する。
【０１５３】
一方、スイッチングを行う波長の光については、その波長に対応する位置のミラーの反射角度を第１の合分波器２０からの光が第２の合分波器２１へ導かれるように調節する。このとき、第２の合分波器２１からの同一波長の光はこのミラーで反射して第１の合分波器２０へ導かれることとなる。
【０１５４】
このようにして、第１の合分波器２０に入射した波長分割多重光のうち、所望の波長の光を抜き取って（Drop）第２の合分波器２１に導き、かつ、第２の合分波器２１に入射した波長分割多重光のうち、前記抜き取った波長と同一波長の光を追加（Add）して、波長分割多重光として前記第１の合分波器２０に戻すことができる光機能デバイスである波長選択スイッチの機能を果たす。
【０１５５】
なお、合分波器２０、合分波器２１の入力導波路３では光の入力および出力が行われるが、入力光と出力光を分離するための光学手段、例えば第１のポートに入力した光を第２のポートに出力し、前記第２のポートに入力した光を第３のポートに出力する光学手段として、例えば光サーキュレータを各合分波器の入力導波路３の入力端に配置しても良い。このことは他の実施例についても同様である。
【０１５６】
このように、本実施例によれば、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしての波長選択スイッチが実現できる。
【０１５７】
ここで、各合分波器２０、２１はシリコン基板上に石英系導波路（比屈折率差０．８％）を用いて作製してある。
【０１５８】
また、入力導波路３の入力端とチャネル導波路アレイ５の出力端とは９０度の角度をなすように設計してあり、図７に示すように、この出力端で各チャネル導波路が平行に並ぶように作製してある。
【０１５９】
図５において、チャネル導波路アレイ５を構成するチャネル導波路の数は約３００であり、図７において、チャネル導波路アレイ５の出力端での各チャネル導波路間の間隔ｄは１４μmである。このときチャネル導波路アレイ５側の出力端より出射される回折光のチャネル（ｃｈ）間の回折角度差は０．００１７ｒａｄ／ｃｈである。シリンドリカルレンズ１１の直径は２ｍｍであり、焦点距離は約１０ｍｍである。
【０１６０】
レンズ１２は、焦点距離ｆが約５８．３ｍｍであり、チャネル導波路アレイ５の出力端より焦点距離ｆ離れた位置に実装してある。その有効直径は９ｍｍである。
【０１６１】
さらに、ミラーアレイ１３はレンズ１２からシリンドリカルレンズ１１とは反対側で、焦点距離ｆ離れたところに実装してある。
【０１６２】
図８はミラーアレイ１３の構成例である。
【０１６３】
図８において、(a)は平面図、(b)は(a)の右側から見た側面図であり、ミラーはｃｈ１からｃｈＮまでほぼ一定のピッチＰでＮ個並んでいる。本実施例において、Ｎは４０である。また、各ミラーは図８（ｂ）の側面図に例示するように電気的に制御して傾斜させることができる。ミラー８０１のピッチＰは１００μｍ、反射面８１１のサイズは５０μｍ×５０μｍである。
【０１６４】
図６において、熱伝導フィン１０の合分波器搭載部の厚みｄ１、ｄ２はそれぞれ１ｍｍであり、合分波器搭載部間の距離ｄ３は５ｍｍである。このため２枚の合分波器２０、２１は垂直方向に６ｍｍ離れて実装されることとなる。
【０１６５】
そして合分波器２０からの光を合分波器２０へ戻す場合と、合分波器２１に導く場合とのミラー振れ角αは０．１２ｒａｄである。
【０１６６】
なお、本実施例において波長分割多重光を合分波器２０に入力し、各波長に分波された光がミラーアレイ１３を構成する各波長に対応したミラーで反射して合分波器２１に導かれるように構成し、合分波器２１に導かれる光の量をミラーの反射角度を調節することによって、波長分割多重光を構成する各波長の光の強度を独立に変えることができる。
【０１６７】
すなわち、本実施例の構成で周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル多重の波長分割多重光に対応した、チャネル（波長）毎の光パワーレベルをダイナミックに制御する装置（以下このような装置をダイナミックゲインイコライザ、略してＤＧＥＱという）が実現できる。
【０１６８】
また、この構成のＤＧＥＱでは波長分割多重光の入力は合分波器２０、出力は合分波器２１となるため、前記入力光と出力光を分離するための光学手段、例えば光サーキュレータは不要である。
【０１６９】
なお、本発明に係る合分波器を用いて構成された波長選択スイッチの他の実施例においても、各波長に対応するミラーの角度を適切に調節することでＤＧＥＱとしての利用が可能であることは明白である。
【０１７０】
（第３実施例）図９および図１０は本発明にかかる光機能デバイスの一実施例であり、図９は周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル（ｃｈ）多重の波長分割多重光に適用する波長選択スイッチの平面図を示し、図１０はその側面図を示す。
【０１７１】
図１１は、図９の部分Ａの拡大図であり、周波数間隔１００ＧＨｚ（１．５μｍ帯域において、波長間隔約０．８ｎｍに相当する）で波長多重された光が出力スラブ導波路６から出射されたときの各波長の光の出射方向を模式的に示している。
【０１７２】
本実施例は前記第２実施例と類似の構成であるが、合分波器を搭載する熱伝導フィンを設けずにヒータ２２に合分波器を直接搭載したこと、およびチャネル導波路アレイ５の入力スラブ導波路４とは反対側の端に、出力端を有する短い出力スラブ導波路６を設けたことが異なる。
【０１７３】
具体的には、図９および図１０において、ヒータ２２の両面に周波数間隔１００ＧＨｚ用の第１の合分波器２０および第２の合分波器２１をそれぞれ実装し、ヒータ２２は支柱１６により支えている。
【０１７４】
そして、これらの合分波器２０および２１は同一の構成であり、入力スラブ導波路４、この入力スラブ導波路４に光を入力する入力端としての入力導波路３、出力端を持つ出力スラブ導波路６、および入力スラブ導波路４から光が入力され、出力スラブ導波路６へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５から構成される。
【０１７５】
ここで、本実施例では出力スラブ導波路の長さは５００μｍである。
【０１７６】
本実施例においても、前記第２実施例と同様に第１の合分波器２０に入射した波長分割多重光のうち、所望の波長の光を抜き取って（Drop）第２の合分波器２１に導き、かつ、第２の合分波器２１に入射した波長分割多重光のうち、前記抜き取った波長と同一波長の光を追加（Add）して、波長分割多重光として前記第１の合分波器２０に戻すことができる光機能デバイスである波長選択スイッチの機能を果たす。
【０１７７】
このように、本実施例によれば、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしての波長選択スイッチが実現できる。
【０１７８】
さらに本実施例では合分波器をヒータに直接実装することにより、前記第２実施例よりも構成部品数が少なく、より薄い波長合分波フィルタ部をもつ波長選択スイッチが実現できる。
【０１７９】
また、出力スラブ導波路６を設けたことにより、コア加工時に用いるフォトマスクの精度でチャネル導波路の長さばらつきを抑えることができ、非隣接クロストークを低く抑えることができる。
【０１８０】
（第４実施例）図１２および図１３は本発明にかかる光機能デバイスの一実施例であり、図１２は周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル（ｃｈ）多重の波長分割多重光に適用する波長選択スイッチの平面図を示し、図１３はその側面図を示す。
【０１８１】
本実施例は前記第３実施例と類似の構成であり、光信号の入力導波路３への入力端面と出力スラブ導波路６からの出力端面が平行であるように構成されている点が異なる。
【０１８２】
本実施例においても、前記第２実施例と同様に、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしての波長選択スイッチが実現できる。
【０１８３】
さらに本実施例では合分波器をヒータに直接実装することにより、前記第２実施例よりも構成部品数が少なく、より薄い波長合分波フィルタ部をもつ波長選択スイッチが実現できる。
【０１８４】
また、出力スラブ導波路６を設けたことにより、コア加工時に用いるフォトマスクの精度でチャネル導波路の長さばらつきを抑えることができ、非隣接クロストークを低く抑えることができる。
【０１８５】
（第５実施例）図１４および図１５は本発明にかかる光機能デバイスの一実施例であり、図１４は周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル（ｃｈ）多重の波長分割多重光に適用するＤＧＥＱの平面図を示し、図１５はその側面図を示す。
【０１８６】
本実施例のＤＧＥＱは、前記第４実施例の波長選択スイッチの構成のうち合分波器の一方のみを用い、各波長に対応したミラーの角度を変化させ、合分波器に戻す光の強度を調整するように構成したものである。
【０１８７】
図１４および図１５において、ヒータ２２上に周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル用の合分波器２０を実装してある。
【０１８８】
この合分波器２０は、入力スラブ導波路４、この入力スラブ導波路４に光を入力する入力端としての入力導波路３、出力端を持つ出力スラブ導波路６、および入力スラブ導波路４から光が入力され、出力スラブ導波路６へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５から構成される。
【０１８９】
ここで、本実施例では出力スラブ導波路の長さは５００μｍである。
【０１９０】
周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル多重の波長分割多重光が合分波器２０の入力導波路３に入射すると、入力スラブ導波路４を自由伝搬し、チャネル導波路アレイ５に到達して光結合するため、入力光のパワーはチャネル導波路アレイ５を構成する各チャネル導波路に分配される。
【０１９１】
そして、チャネル導波路アレイ５を構成する各チャネル導波路中の光はその波長に対応した位相のずれを生じてその出力端から出力され、干渉によって各波長に応じた角分散方向に平行光として出射する。
【０１９２】
このようにしてチャネル導波路アレイ５により各波長に分波された光は、シリンドリカルレンズ１１に導かれて、垂直方向（図１５における紙面の上下方向に相当する）に対して平行光となる。
【０１９３】
そして、合分波器２０により角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段としてのレンズ１２を設ける。
【０１９４】
さらに、前記角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に設ける光反射手段としての複数のミラーからなるミラーアレイ１３を配置し、合分波器２０により分波された各波長の光を入射させる。
【０１９５】
ミラーアレイ１３には、図８に示したように、分波された各波長に対応した４０個のミラーが配置されている。このミラーで光を反射させ、必要に応じて各ミラーの角度を調節し、合分波器２０の出力スラブ導波路６の出力端へ全ての光を同じ光路で戻すか、または出力スラブ導波路６の出力端に戻る光の量が少なくなるようにする。このように戻す光の量はミラーの角度により調節できる。
【０１９６】
したがって、例えば反射面の角度を電気的に制御できるミラーを用いることにより、合分波器２０に入射させた波長分割多重光について、各波長の光の強度を独立に、ダイナミックに減衰できるＤＧＥＱとして機能する。
【０１９７】
このように、本実施例によれば、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしてのＤＧＥＱが実現できる。
【０１９８】
（第６実施例）図１６および図１７は本発明にかかる光機能デバイスの一実施例であり、図１６は周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル多重の波長分割多重光に適用する波長選択スイッチの平面図を示し、図１７はその側面図を示す。
【０１９９】
本実施例は前記第２実施例と類似の構成であり、レンズ１２とミラーアレイ１３との間に、光路を９０度変換する手段として４５度ミラー１５を挿入し、合分波器２０および２１の実装面とミラーアレイ１３の実装面とが平行となるように構成したこと、および合分波器の射出端部分に短い出力スラブ導波路６を設けたことが異なる。
【０２００】
本実施例においても、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしての波長選択スイッチが実現できる。
【０２０１】
さらに、本実施例によれば、レンズ１２とミラーアレイ１３との間の光路を４５度ミラー１５によって９０度変えているため、長手方向の寸法を短くでき、また合分波器２０および２１の実装面とミラーアレイ１３の実装面とが平行となるように構成しているため、例えば図１７において、ヒータ２２とミラーアレイ１３とを同一の基板上に効率的に実装することもできる。
【０２０２】
また、出力スラブ導波路６を設けたことにより、コア加工時に用いるフォトマスクの精度でチャネル導波路の長さばらつきを抑えることができ、非隣接クロストークを低く抑えることができる。
【０２０３】
（第７実施例）図１８および図１９は本発明にかかる光機能デバイスの一実施例であり、図１８は周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル多重の波長分割多重光に適用する波長選択スイッチの平面図を示し、図１９はその側面図を示す。
【０２０４】
本実施例は前記第４実施例と類似の構成であり、レンズ１２とミラーアレイ１３との間に、光路を９０度変換する素子として４５度ミラー１５を挿入し、合分波器２０および２１の実装面とミラーアレイ１３の実装面とが平行となるように構成したことが異なる。
【０２０５】
本実施例においても、前記第４実施例と同様に、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしての波長選択スイッチが実現できる。
【０２０６】
さらに、本実施例によれば、レンズ１２とミラーアレイ１３との間の光路を９０度変えているため、長手方向の寸法を短くでき、また合分波器２０および２１の実装面とミラーアレイ１３の実装面とが平行となるように構成しているため、例えば図１７において、ヒータ２２とミラーアレイ１３とを同一の基板上に効率的に実装することもできる。
【０２０７】
また、出力スラブ導波路６を設けたことにより、コア加工時に用いるフォトマスクの精度でチャネル導波路の長さばらつきを抑えることができ、非隣接クロストークを低く抑えることができる。
【０２０８】
（第８実施例）図２０および図２１は本発明にかかる光機能デバイスの一実施例であり、図２０は周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル多重の波長分割多重光に適用するＤＧＥＱの平面図を示し、図２１はその側面図を示す。
【０２０９】
本実施例は前記第５実施例と類似の構成であり、レンズ１２とミラーアレイ１３との間に、光路を９０度変換する素子として４５度ミラー１５を挿入し、合分波器２０の実装面とミラーアレイ１３の実装面とが平行となるように構成したことが異なる。
【０２１０】
本実施例においても、前記第５実施例と同様に、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしてのＤＧＥＱが実現できる。
【０２１１】
さらに、本実施例によれば、レンズ１２とミラーアレイ１３との間の光路を４５度ミラー１５によって９０度変えているため、長手方向の寸法を短くでき、また合分波器２０の実装面とミラーアレイ１３の実装面とが平行となるように構成しているため、例えば図２１において、ヒータ２２とミラーアレイ１３とを同一の基板上に効率的に実装することもできる。
【０２１２】
また、出力スラブ導波路６を設けたことにより、コア加工時に用いるフォトマスクの精度でチャネル導波路の長さばらつきを抑えることができ、非隣接クロストークを低く抑えることができる。
【０２１３】
（第９実施例）図２２および図２３は本発明にかかる光機能デバイスの一実施例であり、図２２は周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル多重の波長分割多重光に適用する波長選択スイッチの平面図を示し、図２３はその側面図を示す。なお、図２２および図２３において、光サーキュレータ３０、３１およびフィルタ３２、３３は模式的に表してある。
【０２１４】
図２２および図２３において、光サーキュレータ３０、３１は、第１のポート（ａ）に入力した光を第２のポート（ｂ）に出力し、前記第２のポート（ｂ）に入力した光を第３のポート（ｃ）に出力する光学手段の一例である。
【０２１５】
図２２において、周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネルの波長分割多重光を光サーキュレータ３０のポートａ（ＩＮポート）から入力すると、ポートｂを経由してフィルタ３２に到達する。
【０２１６】
また、前記波長分割多重光に追加する波長の光から成る波長分割多重光を光サーキュレータ３１のポートａ（ＡＤＤポート）から入力すると、ポートｂを経由してフィルタ３３に到達する。
【０２１７】
ここで、フィルタ３２、３３は、周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネルの波長分割多重光を入出力端ｄから入力すると、短波長側２０チャネルの波長帯域の光が入出力端ｅから出力され、長波長側２０チャネルの波長帯域の光は入出力端ｆから出力され、逆に短波長側２０チャネルの波長帯域の光を入出力端ｅから、長波長側２０チャネルの波長帯域の光を入出力端ｆからそれぞれ入力すると、これら波長帯域の光が合波されて入出力端ｄから出力するように構成されている。
【０２１８】
そして、短波長側２０チャネルの波長分割多重光は、波長選択スイッチ４０に導かれてそれぞれ合分波器２０と合分波器２０の下方に実装されている合分波器２１によって各チャネルに分波され、ミラーアレイ１３を構成する各波長に対応したミラーの角度に従って合分波器２０または合分波器２１に導かれる。
【０２１９】
合分波器２０、合分波器２１に導かれた各波長の光は合波され、それぞれフィルタ３２とフィルタ３３を経由して、それぞれ光サーキュレータ３０のポートｃ（ＯＵＴポート）と光サーキュレータ３１のポートｃ（ＤＲＯＰポート）に出力される。
【０２２０】
一方、長波長側２０チャネルの波長分割多重光は、波長選択スイッチ４１に導かれて、それぞれ合分波器２４と合分波器２４の下方に実装されている合分波器２５によって各チャネルに分波され、ミラーアレイ１３を構成する各波長に対応したミラーの角度に従って合分波器２４または合分波器２５に導かれる。
【０２２１】
合分波器２４、合分波器２５に導かれた各波長の光は合波され、それぞれフィルタ３２とフィルタ３３を経由して、前述のそれぞれ合分波器２０、合分波器２１により合波された光と合波され、それぞれ光サーキュレータ３０のポートｃ（ＯＵＴポート）と光サーキュレータ３１のポートｃ（ＤＲＯＰポート）に出力される。
【０２２２】
ここで、波長選択スイッチ４０は入力光の帯域である周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネルの帯域のうち、短波長側２０チャネルの波長帯域の波長分割多重光に適用するように構成し、波長選択スイッチ４１は長波長側２０チャネルの波長帯域の波長分割多重光に適用するように構成したものであり、前記各波長選択スイッチのミラーアレイ１３は分波された各波長に対応したそれぞれ２０個のミラーが配置されている。
【０２２３】
このように、本実施例によれば、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしての波長選択スイッチが実現できる。
【０２２４】
さらに、本実施例によれば、１００ＧＨｚ、４０チャネルに適用する波長選択スイッチを周波数間隔１００ＧＨｚ、２０チャネルに適用する合分波器４個で構成できる。周波数間隔１００ＧＨｚ、２０チャネルに適用する合分波器は、周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネルに適用する合分波器に比べて高い回折次数の合分波器を使用できるため、回折角度を拡大することができ、レンズ１２の焦点距離ｆを短くすることが可能で、この焦点距離方向についての小型化が可能である。
【０２２５】
ここで、波長選択スイッチ４０、４１を構成する各合分波器は、入力スラブ導波路４、この入力スラブ導波路４に光を入力する入力端としての入力導波路３、出力端を持つ出力スラブ導波路６、および入力スラブ導波路４から光が入力され、出力スラブ導波路６へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５から構成される。
【０２２６】
なお、本実施例では出力スラブ導波路の長さは５００μｍである。
【０２２７】
そして、出力端でのチャネル導波路間隔は１４μｍである。このときチャネル導波路側出力端より出射される回折光のｃｈ間（周波数間隔１００ＧＨｚ）の回折角度差は０．００３４ｒａｄ/ｃｈ（回折次数６０）である。
【０２２８】
シリンドリカルレンズ１１の直径は２ｍｍであり、焦点距離は約１０ｍｍである。凸レンズの焦点距離は約２９．２ｍｍであり、合分波器出力端より焦点距離だけ離れた位置に実装してある。レンズの有効直径は９ｍｍである。
【０２２９】
なお、図２２において、各合分波器は出力スラブ導波路を持つ構成としているが、出力スラブ導波路がなく、チャネル導波路アレイが出力端となる構成においても同様の機能、効果を果たすのは明らかである。
【０２３０】
（第１０実施例）図２４および図２５は本発明にかかる光機能デバイスの一実施例であり、図２４は周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル多重の波長分割多重光に適用する波長選択スイッチの平面図を示し、図２５はその側面図を示す。
【０２３１】
図２４において、ヒータ２２の上面に２枚の周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル多重用の合分波器２０、２１を並べて実装する。
【０２３２】
実装した各合分波器は、入力スラブ導波路４、この入力スラブ導波路４に光を入力する入力端としての入力導波路３、出力端を持つ出力スラブ導波路６、および入力スラブ導波路４から光が入力され、出力スラブ導波路６へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５から構成される。
【０２３３】
なお、本実施例では出力スラブ導波路の長さは５００μｍである。
【０２３４】
波長多重信号光を合分波器２０に入力し、各波長に分波された光をシリンドリカルレンズ１１に入射させ、垂直方向を平行光にする。これをレンズ１２で集光し、その集光位置に配置したミラーアレイ１３に入射させる。
【０２３５】
このとき、４５度ミラー１５を用いて光を９０度曲げ、更に反射面を二つもつ２面４５度ミラー１７のうちの1面を用いて光を斜め下側に曲げて、下に実装したミラーアレイ１３に入射させる。
【０２３６】
ミラーアレイ１３には、各波長に対応して４０個のミラーが１００μｍピッチで配置されている。
【０２３７】
必要に応じて、ミラーの入射光に対する反射面の角度を変えて、これを２面４５度ミラー１７の、前記合分波器２０から光を入射させた面とは異なる反射面を用いて、４５度ミラー１８の方向に曲げ、この４５度ミラー１８で該当する波長の光を９０度曲げて合分波器２１へと入射させる。
【０２３８】
あるいは、ミラーの入射光に対する反射面の角度を変えて、入射光路と同じ光路を用いて該当する波長の光を合分波器２０へ戻す。
【０２３９】
ここで、各合分波器は前記第３実施例と同様の方法で別々に作製するか、もしくは、２つの合分波器を同一の平板状基板上に、同時に作製しても良い。
【０２４０】
本実施例においても、前記第４実施例と同様にフラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしての波長選択スイッチが実現できる。
【０２４１】
さらに本実施例によれば、合分波器２０と合分波器２１とを同一平面上に効率的に実装することができ、レンズ１２とミラーアレイ１３との間の光路を９０度変えているため、長手方向の寸法を短くできる。
【０２４２】
（第１１実施例）図２６は本発明に係る光機能デバイスの一実施例で、ＷＤＭ通信においてチャネル（波長）毎の光パワーレベルをダイナミックに制御できるＤＧＥＱである。
【０２４３】
図２６において、本実施例のＤＧＥＱは、第１のポート（ａ）に入力した光を第２のポート（ｂ）に出力し、前記第２のポート（ｂ）に入力した光を第３のポート（ｃ）に出力する光学手段としての光サーキュレータ３０を備えている。
【０２４４】
そして、本実施例の合分波器２０は、入力スラブ導波路４、この入力スラブ導波路４に光を入力する入力端としての入力導波路３、出力端を持つ出力スラブ導波路６、および入力スラブ導波路４から光が入力され、出力スラブ導波路６へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５から構成される。
【０２４５】
光サーキュレータ３０のＩＮポート（ポート（ａ））から波長分割多重光を入力すると、入力光は合分波器２０により角分散を生じて各波長に分波され、シリンドリカルレンズ８０３、前記角分散を生じた各波長の光を角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段としてのレンズ８０４、及び光路を変更する手段としてのミラー８０５、８０６で構成される光学系により、各波長に対応した複数のミラー８０１上に集束される（以下この光の経路を往路と言う）。
【０２４６】
ここでミラー８０１の角度を、反射面が入射光に対してほぼ垂直になるよう調節すると、反射面が入射光に対して正確に垂直なときミラー８０１で反射された光は往路と同じ経路を逆送し、光サーキュレータ３０のＯＵＴポートから出力される（これを復路と言う）光の損失が最小となり、この角度からずれると、ずれが大きくなるほど復路を経由して光サーキュレータ３０のＯＵＴポートから出力される光の強度が小さくなる。
【０２４７】
このように、入射させた波長分割多重光を構成する各波長の光の強度をミラー８０１の角度を調節することで制御できる装置、即ちＤＧＥＱが実現できる。
【０２４８】
本実施例によれば、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしてのＤＧＥＱが実現できる。
【０２４９】
つぎに本実施例のＤＧＥＱの具体的な構成を説明する。
【０２５０】
図２６において、合分波器２０の先端に硼珪酸ガラス製のブロック（ヤトイ）を張り合わせた後、焦点距離１０ｍｍのシリンドリカルレンズ８０３を張り合わせ、出力光の上下方向を平行光とする。
【０２５１】
レンズ８０４を、その焦点が合分波器２０のチャネル導波路アレイ５用のコアパターンと出力スラブ導波路６用のコアパターンの境界に一致するよう配置する。ミラー８０５と８０６で光路を曲げ、レンズ８０４のもう一方の焦点に、図８に例示するミラー８０１を複数配置したミラーアレイ１３を設ける。
【０２５２】
入力導波路３側には、硼珪酸ガラス製のブロック（ヤトイ）と硼珪酸ガラス製のブロックで挟んだシングルモードファイバを介して光サーキュレータ３０を接続する。
【０２５３】
なお、図２６においては便宜上、分波された３波長の光についてその光路を示し、ミラー８０１もこれに対応する３個のみ示したが、分波する波長の数、ミラー８０１の数はこれに限るものでないことは明白である。
【０２５４】
（第１２実施例）図２７は本発明に係る光機能デバイスの一実施例で、ＷＤＭ通信における波長分散補償器である。
【０２５５】
図２７に示す波長分散補償器の構成は、図２６に示すＤＧＥＱの構成とほぼ等しく、異なるのはミラーアレイ１３を構成する各ミラーが図８に示したものとは異なる点である。
【０２５６】
すなわち、図２７に示すミラーアレイ１３は、合分波器２０により角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に設けられ、その反射面の法線方向の位置が異なる光反射手段として配置されたものである。
【０２５７】
図２８は、図２７におけるミラーアレイ１３を構成するミラー８２１の構成例で、図２８（ａ）は全体の構成図、図２８（ｂ）は図２８（ａ）のミラーを反射面の中央で切断し、Ａの方向から見た断面を模式的に示した図である。
【０２５８】
図２８において、ミラー８２１は複数のミラーエレメント８２２からなり、各ミラーエレメントはその反射面がその法線方向に移動可能である。例えばミラーエレメント８２２ａではその反射面が平らな状態であり、ミラーエレメント８２２ｂでは反射面が凹となった状態であり、反射面が法線方向に移動したことになる。
【０２５９】
この凹となったときの沈み込みの量、すなわち反射面の法線方向の移動量を制御し、例えば図２８（ｂ）に例示するように制御する。
【０２６０】
図２７において、本実施例の波長分散補償器は、第１のポート（ａ）に入力した光を第２のポート（ｂ）に出力し、前記第２のポート（ｂ）に入力した光を第３のポート（ｃ）に出力する光学手段としての光サーキュレータ３０を備えている。
【０２６１】
そして、本実施例の合分波器２０は、入力スラブ導波路４、この入力スラブ導波路４に光を入力する入力端としての入力導波路３、出力端を持つ出力スラブ導波路６、および入力スラブ導波路４から光が入力され、出力スラブ導波路６へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５から構成される。
【０２６２】
光サーキュレータ３０のＩＮポート（ポート（ａ））から波長分割多重光を入力すると、入力光は合分波器２０により角分散を生じて各波長に分波され、シリンドリカルレンズ８０３、前記角分散を生じた各波長の光を角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段としてのレンズ８０４、及び光路を変更する手段としてのミラー８０５、８０６で構成される光学系により、各波長に対応した複数のミラー８２１上に集束される（以下この光の経路を往路と言う）。
【０２６３】
このとき集束された各波長の光は一定の波長帯域を有しており、その中心波長をλとすると、λよりわずかに波長の短い波長λ−Δλの光およびλよりわずかに長い波長λ＋Δλの光も合分波器によって角分散を生じ、その波長に応じて波長λの光とは別の位置に集束される。
【０２６４】
そして、複数のミラーエレメント８２２が合分波器によって角分散を生ずる方向（図２８（ｂ）におけるｘ軸方向）に並ぶように配置し、前記波長帯域内の各波長の光について、その光軸方向の距離が異なるように各ミラーエレメント８２２を制御することによって、前記波長帯域内の各波長での遅延時間を制御することができ、波長分散補償器としての機能が実現される。
【０２６５】
本実施例によれば、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしての波長分散補償器が実現できる。
【０２６６】
なお、本発明に係る合分波器を用いて構成されたＤＧＥＱの実施例において、分波された各波長に対応するミラーを図２８に例示する構成のものとすることによって波長分散補償器としての利用が可能であることは明白である。
また、図２７においては便宜上、分波された３波長の光についてその光路を示し、ミラー８２１もこれに対応する３個のみ示したが、分波する波長の数、ミラー８２１の数はこれに限るものでないことは明白である。
【０２６７】
（第１３実施例）図２９は本発明に係る光機能デバイスの一実施例で、ＷＤＭ通信におけるチャネル（波長）毎の光パワーレベルのモニタ装置（以下このような装置をオプティカルパフォーマンスモニタ、略してＯＰＭという）である。
【０２６８】
図２９に示すＯＰＭは、図２６に示すＤＧＥＱのミラーアレイ１３を光電変換手段としての光電変換素子５０を複数備えた光電変換素子アレイ５１に置き換え、光サーキュレータ３０を除いた構成であり、この部分以外は図２６に示す構成と同一ある。
【０２６９】
図２９において、合分波器２０は、入力スラブ導波路４、この入力スラブ導波路４に光を入力する入力端としての入力導波路３、出力端を持つ出力スラブ導波路６、および入力スラブ導波路４から光が入力され、出力スラブ導波路６へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５から構成される。
【０２７０】
さらに、合分波器２０により角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に設けられる光電変換手段としての光電変換素子５０を配置する。
【０２７１】
入力導波路３から波長分割多重光を入力すると、入力光は合分波器２０により角分散を生じて各波長に分波され、シリンドリカルレンズ８０３、前記角分散を生じた各波長の光を角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段としてのレンズ８０４、及び光路を変更する手段としてのミラー８０５、８０６で構成される光学系により、各波長に対応した複数の光電変換素子５０上に集束され、波長毎の光パワーレベルをモニタでき、ＯＰＭとしての機能を果たす。
【０２７２】
本実施例において光電変換素子アレイ５１は、受光部のピッチが１００μｍ、受光部の直径が５０μｍである。
【０２７３】
本実施例によれば、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしてのＯＰＭが実現できる。
【０２７４】
さらに、第１１実施例に示したＤＧＥＱの各構成要素のほとんどを共通に利用して作成できる。
【０２７５】
なお、図２９においては便宜上、分波された３波長の光についてその光路を示し、光電変換素子５０もこれに対応する３個のみ示したが、分波する波長の数、光電変換素子５０の数はこれに限るものでないことは明白である。
【０２７６】
（第１４実施例）図３０は本発明に係る光機能デバイスの一実施例で、ＷＤＭ通信における波長選択スイッチである。
【０２７７】
図３０において、本実施例の波長選択スイッチは、第１のポート（ａ）に入力した光を第２のポート（ｂ）に出力し、前記第２のポート（ｂ）に入力した光を第３のポート（ｃ）に出力する光学手段としての光サーキュレータ３０、３１を備え、それぞれ合分波器２０、２１の入力端に接続されている。
【０２７８】
そして、本実施例の合分波器２０、２１は、入力スラブ導波路４、この入力スラブ導波路４に光を入力する入力端としての入力導波路３、出力端を持つ出力スラブ導波路６、および入力スラブ導波路４から光が入力され、出力スラブ導波路６へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５から構成される。
【０２７９】
図３０において、光サーキュレータ３０のＩＮポートに波長分割多重光を入射すると、第１の合分波器２０の入力導波路３に導かれ、入力スラブ導波路４を自由伝搬し、チャネル導波路アレイ５に到達して光結合するため、入力光のパワーはチャネル導波路アレイ５を構成する各チャネル導波路に分配される。
【０２８０】
そして、チャネル導波路アレイ５を構成する各チャネル導波路中の光はその波長に対応した位相のずれを生じてその出力端から出力され、各波長に応じた角分散方向に平行光として出射する。
【０２８１】
このようにしてチャネル導波路アレイ５により各波長に分波された光は、シリンドリカルレンズ８０３に導かれて、垂直方向に対して平行光となる。
【０２８２】
このことは、光サーキュレータ３１のＡＤＤポートに波長分割多重光を入射した場合も同様である。
【０２８３】
そして、第１の合分波器２０により角分散を生じた各波長の光と、第２合分波器２１により角分散を生じた同一の波長の光とを、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段としてのレンズ８０４をそれぞれ設ける。
【０２８４】
さらに、このレンズ８０４およびミラー８０５、８０７を、第１の合分波器２０により角分散を生じた波長の光と、第２の合分波器２１により角分散を生じた同一波長の光とが集束する位置が一致するように配置する。
【０２８５】
そして、前記角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に設けられる光反射手段として、複数のミラー８０１からなるミラーアレイ１３を配置し、第１の合分波器により分波された各波長の光を入射させる。
【０２８６】
ミラーアレイ１３には、分波された各波長に対応したミラー８０１が配置されており、必要に応じて各ミラーの角度を調節し、第１の合分波器２０からの光を第１の合分波器２０へ戻すか、または第２の合分波器２１へと反射させる。
【０２８７】
すなわち、第１の合分波器２０に入射させた波長分割多重光のうち、スイッチングを行わない波長の光については、その波長に対応する位置のミラーの反射角度を第１の合分波器２０からの光が第１の合分波器２０に戻るように調節する。
【０２８８】
一方、スイッチングを行う波長の光については、その波長に対応する位置のミラーの反射角度を第１の合分波器２０からの光が第２の合分波器２１へ導かれるように調節する。このとき、第２の合分波器２１からの同一波長の光はこのミラーで反射して第１の合分波器２０へ導かれることとなる。
【０２８９】
このようにして、光サーキュレータ３０のＩＮポートに入射した波長分割多重光のうち、所望の波長の光を抜き取って（Drop）光サーキュレータ３１のＤＲＯＰポートに導き、かつ、光サーキュレータ３１のＡＤＤポートに入射した波長分割多重光のうち、前記抜き取った波長と同一波長の光を追加（Add）して、波長分割多重光として光サーキュレータ３０のＯＵＴポートから出力することができる光機能デバイスである波長選択スイッチの機能を果たす。
【０２９０】
このように本実施例によれば、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしての波長選択スイッチが実現できる。
【０２９１】
さらに、合分波器とシリンドリカルレンズ８０３、レンズ８０４及びミラー８０５、８０７で構成される光学系については、第１０〜第１３実施例と類似の構成を用いることができるため、この部分を波長選択スイッチ用に別途開発する必要がなく、共通部分の量産によるコスト削減の効果もある。
【０２９２】
たとえば、本実施例に示す波長選択スイッチは、図２６に示したＤＧＥＱを線対称に配置し、ミラー８０１のアレイ１３とミラー８０６を共有するように構成したものである。
【０２９３】
なお、図３０においては便宜上、分波された３波長の光についてその光路を示し、ミラー８０１もこれに対応する３個のみ示したが、分波する波長の数、ミラー８０１の数はこれに限るものでないことは明白である。
【０２９４】
（第１５実施例）図３１は本発明に係る光機能デバイスの一実施例で、ＷＤＭ通信におけるＯＰＭであり、図２９に示したＯＰＭと同様の機能を果たす。
【０２９５】
図３１の構成と図２９の構成との相違点は、図２９における空間光学系の構成要素の一部機能を出力スラブ導波路６の内部で実現していることである。
【０２９６】
図３１において、スラブ導波路内端面を平板状基板１００の主平面に投影したとき、その端が描く線が直線であるスラブ導波路内端面６０３と６０４とは、出力スラブ導波路６のコアパターン内を自由伝搬する光を平板状基板１００の主平面に平行な方向に反射するよう、およそ平板状基板１００の主平面に垂直になるように形成されており、図２９におけるミラー８０５の機能を果たす。
【０２９７】
ここで、「スラブ導波路内端面を平板状基板の主平面に投影したときその端が描く線」とは、「平板状基板１００の真上から見たときスラブ導波路内端面（例えば６０３）が描く線」のことである。
【０２９８】
そして、平板状基板の主平面に投影したときその端が描く線が曲線であるスラブ導波路内端面６０５は、出力スラブ導波路６内に設けられ、合分波器２０により角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる反射面であり、図２９におけるレンズ８０４の機能を果たす。
【０２９９】
また既に述べたように、出力スラブ導波路６は、相対的に屈折率が高いコアを相対的に屈折率が低いクラッドで挟み込んでいるので、光はコアの中に閉じ込められる。このことは図３１の構成においては図２９のシリンドリカルレンズ８０３の機能も実現されていることを示している。
【０３００】
そして、スラブ導波路内端面６０５を、平板状基板の主平面に投影したときその端が描く線が放物線となるように構成することにより、平行な光ビームを無収差で一点に集める、又はほぼ点光源とみなせる光源から出射された光ビームを無収差で平行光に変換する機能を実現することができる。
【０３０１】
すなわち、チャネル導波路アレイ５から出力された光は、図３に示すように出力スラブ導波路６内を、各波長に応じて異なる方向に向かう平行光として伝搬する。この平行光を平板状基板の主平面に投影したときその端が描く線が放物線である端面６０５で反射させることにより集光させることができる。
【０３０２】
そして、この各波長の光がほぼ集光する位置に対応して光電変換手段としての光電変換素子５０が配置されるように、光電変換素子アレイ５１を配置することにより、チャネル（波長）毎の光パワーレベルをモニタするＯＰＭとして機能する。
【０３０３】
なお、本実施例ではミラー８０６により光路を９０度変えることにより、平板状基板１００と光電変換素子アレイ５１とを同一平面上に実装可能としている。
【０３０４】
このように、本実施例においても、前記第１４実施例と同様に、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしての波長選択スイッチが実現できる。
【０３０５】
なお、このように出力スラブ導波路６にスラブ内導波路端面を持つ光学系をこれ以降スラブ光学系といい、図３１のスラブ内導波路端面６０５に例示するような曲面によるスラブ内導波路端面を持つスラブ光学系を集束型スラブ光学系という。
【０３０６】
ここで、入力導波路３、入力スラブ導波路４、チャネル導波路アレイ５を構成するコアと、集束型スラブ光学系としての出力スラブ導波路６を構成するコアとは、厚さ方向について同時に同じ材料で形成できるので自動的に位置合わせされる効果を奏する。
【０３０７】
さらに、スラブ内導波路端面６０３、６０４及び６０５についても、半導体製造プロセスと同様にフォトマスクに形成したパターンを転写することで形成することができる。
【０３０８】
例えば図２９のシリンドリカルレンズ８０３、レンズ８０４及びミラー８０５で構成される空間光学系の実現には、これらの部品を精密に位置合わせし、固定することが求められるため、組立および調整に手間と時間がかかる。
【０３０９】
これに対し、スラブ光学系を用いると、マスクパターンを設計するだけで同じ機能を有する光学系が実現でき、製造が容易になる効果を生ずる。
【０３１０】
図３２はスラブ光学系の例を示す図であり、図３１の出力スラブ導波路６の部分と同一の構成である。
【０３１１】
図３２に示すように、出力スラブ導波路部分のみを別個に製造し、例えば図２９に例示する合分波器部分を接着して光結合する方法を用いた場合でも、個別にシリンドリカルレンズ８０３、レンズ８０４やミラー８０５を用いて光学系を構成する場合に比べ、製造が容易になる効果を生ずる。
【０３１２】
さらに、必要に応じてスラブ導波路端面で構成する反射面の数や形状、配置を変更可能なことは言うまでも無い。
【０３１３】
図３３はスラブ光学系の他の構成例で、スラブ導波路端面で構成する反射面をスラブ導波路端面６０３及び６０５の２個とし、且つこの反射面を平板状基板の端面または端面付近に配置する構成であり、反射面への高反射膜や低反射膜の形成等が容易になる効果を生ずる。
【０３１４】
つぎに図３１に示すＯＰＭの具体的な構成を説明する。
【０３１５】
図３１における出力スラブ導波路６を構成するコアは波長合分波フィルタを構成するコアと同じ材料で同時に製造されるので、屈折率と厚さは波長合分波フィルタを構成するコアと同じであり、かつチャネル導波路アレイ用コアパターンと連続して形成されている。
【０３１６】
スラブ導波路内端面６０３、６０４、６０５はクラッドでコアを埋め込んだ後、反応性イオンエッチングにより形成する。この製造工程にはフォトリソグラフィープロセスを用いるので、スラブ導波路内端面６０３、６０４、６０５の形状と相対的な位置はガラスマスクに形成したパターンにより決まる。
【０３１７】
導波路のコアの厚さ、幅、長さ及びコアとクラッドの屈折率差は第１実施例の場合と同じである。
【０３１８】
スラブ光学系の寸法は次ぎの通りである。チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口からスラブ導波路内端面６０３までの距離は約４５ｍｍ、チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口からスラブ導波路内端面６０５までの光路に沿った距離は８５ｍｍ、スラブ導波路内端面６０５の曲率半径は２００ｍｍである。
【０３１９】
そして、スラブ導波路内端面６０５から集光位置７０１までの光路に沿った距離はおよそ１００ｍｍである。光電変換素子アレイ５１は各光電変換素子５０の受光部間のピッチが１００μｍ、受光部の直径が５０μｍである。
【０３２０】
なおスラブ光学系を伝搬した光が出力される部分には、平板状基板の主平面に垂直な方向に広がる光を集光位置７０１に集光させるためのシリンドリカルレンズを配置しても良い。
【０３２１】
なお、図３１においては便宜上、分波された３波長の光についてその光路を示し、光電変換素子５０もこれに対応する３個のみ示したが、分波する波長の数、光電変換素子５０の数はこれに限るものでないことは明白である。
【０３２２】
（第１６実施例）図３４は本発明に係る光機能デバイスの一実施例で、ＷＤＭ通信におけるＯＰＭであり、図３１に示したＯＰＭと同様の機能を果たす。
【０３２３】
図３４の構成と図３１の構成との相違点は、本実施例にかかる図３４においては、図３１における空間光学系の構成要素であるミラー８０６を設けず、角分散を生じた光が集光される位置７０１を集束型スラブ光学系の最終端面６０６に一致させ、その端面に光電変換素子アレイ５１を貼り付ける構成にした点である。
【０３２４】
本実施例においても、前記第１５実施例と同様にフラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしてのＯＰＭが実現できる。
【０３２５】
さらに、本実施例によれば、前記第１５実施例に比べ、さらに部品点数が低減されて部品コストが下がる、部品の位置合わせ必要箇所が減り光学系の構成が容易になる、部品の位置ずれが生じ難くなるため光学系の安定性が向上する、小型になる等の効果を生ずる。
【０３２６】
なお、図３４において、スラブ導波路内端面６０５の曲率半径は約１８０ｍｍである。
【０３２７】
また、図３４においては便宜上、分波された３波長の光についてその光路を示し、光電変換素子５０もこれに対応する３個のみ示したが、分波する波長の数、光電変換素子５０の数はこれに限るものでないことは明白である。
【０３２８】
（第１７実施例）図３５は本発明に係る光機能デバイスの一実施例で、ＷＤＭ通信におけるＤＧＥＱであり、図２６に示したＤＧＥＱと同様の機能を果たす。
【０３２９】
そして、本実施例と前記第１１実施例との関係は、前記第１５実施例と前記第１３実施例との関係と同様である。
【０３３０】
すなわち、図３５に示す本実施例の構成と図２６に示す構成との相違点は、図２６における空間光学系の構成要素の一部機能を出力スラブ導波路６内で実現していることである。
【０３３１】
図３５において、スラブ導波路内端面６０３と６０４とは、出力スラブ導波路６のコアパターン内を自由伝搬する光を平板状基板１００の主平面に平行な方向に反射するよう、およそ平板状基板１００の主平面に垂直になるよう形成されており、図２６のミラー８０５の機能を果たす。
【０３３２】
そして、平板状基板１００の主平面に投影したときその端が描く線が曲線であるスラブ導波路内端面６０５は、出力スラブ導波路６内に設けられ、合分波器２０により角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる反射面であり、図２６におけるレンズ８０４の機能を果たす。
【０３３３】
そして、前記第１１実施例と同様に作用して、ＤＧＥＱとしての機能を果たす。
【０３３４】
本実施例においても、前記第１４実施例と同様に、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしてのＤＧＥＱが実現できる。
【０３３５】
さらに本実施例によれば、合分波器と集束型スラブ光学系が一体形成されているため、部品点数が低減され部品コストが下がる、部品の位置合わせ必要箇所が減り光学系の構成が容易になる、部品の位置ずれが生じ難くなるため光学系の安定性が向上する、小型になる等の効果を生ずる。
【０３３６】
なお、図３５においては便宜上、分波された３波長の光についてその光路を示し、ミラー８０１もこれに対応する３個のみ示したが、分波する波長の数、ミラー８０１の数はこれに限るものでないことは明白である。
【０３３７】
（第１８実施例）図３６は本発明に係る光機能デバイスの一実施例で、ＷＤＭ通信におけるＤＧＥＱであり、図３５に示したＤＧＥＱと同様の機能を果たす。
【０３３８】
図３６に示す本実施例の構成と図３５に示す構成との相違点は、図３５における空間光学系を構成するミラー８０５の機能を出力スラブ導波路６内で実現していることであり、その他の構成要素は図３５と同一である。
【０３３９】
すなわち、図３６において出力スラブ導波路６内に、平板状基板１００の主平面に対して傾斜したスラブ導波路内端面６０７を形成してこの傾斜面で出力スラブ導波路内を伝搬する光を平板状基板１００と垂直方向に導くことによって図３５で必要であったミラー８０６を不要にしたものであり、図３５に示した構成と同様にミラーアレイ１３の主平面と平板状基板１００の主平面を平行とすることにより実装を容易にできる。
【０３４０】
そして、本実施例においても前記第１１実施例と同様に作用して、ＤＧＥＱとしての機能を果たすことは明らかである。
【０３４１】
また、本実施例においても、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしてのＤＧＥＱが実現できる。
【０３４２】
さらに本実施例によれば、合分波器と集束型スラブ光学系が一体形成されているため、部品点数が低減され部品コストが下がる、部品の位置合わせ必要箇所が減り光学系の構成が容易になる、部品の位置ずれが生じ難くなるため光学系の安定性が向上する、小型になる等の効果を生ずる。
【０３４３】
なお、図３６においては便宜上、分波された３波長の光についてその光路を示し、ミラー８０１もこれに対応する３個のみ示したが、分波する波長の数、ミラー８０１の数はこれに限るものでないことは明白である。
【０３４４】
（第１９実施例）図３７は本発明に係る光機能デバイスの一実施例で、ＷＤＭ通信における波長選択スイッチであり、図３０に示した波長選択スイッチと同様の機能を果たす。
【０３４５】
そして、本実施例と前記第１４実施例との関係は、前記第１５実施例と前記第１３実施例との関係と同様である。
【０３４６】
すなわち、図３７に示す本実施例の構成と図３０の構成との相違点は、図３０における空間光学系の構成要素の一部機能を出力スラブ導波路６内で実現していることである。
【０３４７】
図３７において、スラブ導波路内端面６０３と６０４とは、出力スラブ導波路６のコアパターン内を自由伝搬する光を平板状基板１００の主平面に平行な方向に反射するよう、およそ平板状基板１００の主平面に垂直になるよう形成されており、図３０のミラー８０５の機能を果たす。
【０３４８】
そして、平板状基板１００の主平面に投影したときその端が描く線が曲線であるスラブ導波路内端面６０５は、出力スラブ導波路６内に設けられ、合分波器２０により各分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる反射面であり、図３０におけるレンズ８０４の機能を果たす。このことは合分波器２１の出力スラブ導波路についても同様である。
【０３４９】
そして、前記第１５実施例と同様に作用して、波長選択スイッチとしての機能を果たす。
【０３５０】
本実施例においても、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしての波長選択スイッチが実現できる。
【０３５１】
さらに本実施例によれば、合分波器と集束型スラブ光学系が一体形成されているり光学系の構成が容易になる、部品の位置ずれが生じ難くなるため光学系の安定性が向上する、小型になる等の効果を生ずる。
【０３５２】
また、本実施例を構成する導波路の一部、またはすべてを同一の平板状基板に同時に作製しても良い。
【０３５３】
なお、図３７においては便宜上、分波された３波長の光についてその光路を示し、ミラー８０１もこれに対応する３個のみ示したが、分波する波長の数、ミラー８０１の数はこれに限るものでないことは明白である。
【０３５４】
（第２０実施例）図３８は本発明に係る光機能デバイスの一実施例で、ＷＤＭ通信における波長選択スイッチ、ＤＧＥＱ、ＯＰＭの複合デバイスであり、各機能を果たす、本発明に係る合分波器およびスラブ光学系を一体成形した構成となっている。
【０３５５】
図３８において、合分波器２０、合分波器２１、およびこれらのスラブ光学系、ミラーアレイ１３およびミラーの制御等を行う付属回路４０１は、図３７に示した構成とほぼ同様な波長選択スイッチを形成している。
【０３５６】
ここで、スラブ光学系の出力端のスラブ導波路内端面６０７は、平板状基板１００の主平面に対して傾斜しており、合分波器２０により分波される各波長の光と、合分波器２１により分波される各波長の光をそれぞれ平板状基板１００の主平面と略平行な基板４００上に実装されたミラーアレイ１３の対応するミラーに導き、同一波長の光が同一ミラーに集光するよう配置されており、図３７におけるミラー８０７の機能を果たす。
【０３５７】
光サーキュレータ３４のＩＮ１ポートに入力した波長分割多重光のうち、所要の波長の光は多重されて光サーキュレータ３５のＤＲＯＰポートから出力され、その他の波長の光は、光サーキュレータ３５のＡＤＤポートから入力された前記所要の波長と同一波長の光と合波されて光サーキュレータ３４のＯＵＴ１ポートから出力され、波長選択スイッチの機能を果たす。
【０３５８】
光サーキュレータ３５のＯＵＴ１ポートから出力された波長分割多重光は、光サーキュレータ３６のＩＮ２ポートに入力される。
【０３５９】
合分波器２３、合分波器２３のスラブ光学系、光電変換素子アレイ５１、および各光電変換素子からの電気信号の処理、光電変換素子の制御等を行う付属回路４０２は、図３１に示した構成とほぼ同様なＯＰＭを形成している。
【０３６０】
光サーキュレータ３６のＩＮ２ポートに入力された波長分割多重光は、その一部がモニタ用として合分波器２３に導かれて角分散を生じて分波され、光電変換素子アレイ５１の各波長に対応した光電変換素子に集光され、その強度がモニタされ、ＯＰＭの機能が実現される。
【０３６１】
合分波器２４、合分波器２４のスラブ光学系、ミラーアレイ１４、およびミラーアレイ１４の制御等を行う付属回路４０３は、図３１に示した構成とほぼ同様なＤＧＥＱを形成している。
【０３６２】
ここで、合分波器２４のスラブ光学系の出力端のスラブ導波路内端面６０８は、平板状基板１００の主平面に対して傾斜しており、合分波器２４により分波される各波長の光をそれぞれ平板状基板１００の主平面と略平行な基板３００上に実装されたミラーアレイ１４の対応するミラーに導くよう配置されており、図３１におけるミラー８０６の機能を果たす。
【０３６３】
前記光サーキュレータ３６のＩＮ２ポートに入力された波長分割多重光のうち、前記モニタ用として分波された光以外の光は合分波器２４に導かれて角分散を生じて各波長に分波され、ミラーアレイ１４の対応するミラーに集光し、所要の減衰を生じて光サーキュレータ３６のＯＵＴ２ポートから波長分割多重光として出力され、ＤＧＥＱとしての機能が実現できる。
【０３６４】
以上のように本実施例にかかる光機能デバイスを用いると、たとえばある端局から伝送されてきた波長分割多重光について、所定の波長について追加、抜き取りを行い、その結果としての波長分割多重光を波長毎にモニタし、各波長を所定の光レベルに調整することができる。
【０３６５】
本実施例においても、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスが実現できる。
【０３６６】
さらに、本実施例によれば、光導波路で構成された部分とミラーや光電変換素子の位置合わせを一括して行え、位置合わせの手間が低減される効果が生ずる。更に光ファイバの接続も一括しておこなうことができ、ファイバ接続の手間が低減される効果がある。
【０３６７】
なお、図３８においては便宜上、分波された３波長の光についてその光路を示し、ミラーアレイ１３を構成するミラー、光電変換素子アレイ５１を構成する光電変換素子、ミラーアレイ１４を構成するミラーのそれぞれも３波長に対応する３個のみ示したが、分波する波長の数、ミラー、光電変換素子の数はこれに限るものでないことは明白である。
【０３６８】
また、本実施例では波長選択スイッチ、ＯＰＭ、ＤＧＥＱの機能をこの順に一つずつ実現するように構成したものであるが、これら機能の組合せ、実現する数やその順序は必要に応じて選択可能である。
【０３６９】
（第２１実施例）図３９は本発明に係る光機能デバイスを用いたＷＤＭ伝送システムに適用した一実施例で、Ａ地点（pointＡ）からの波長分割多重光の各チャネル（波長）をＣ地点（pointＣ）とＤ地点（pointＤ）とに向けて振り分ける機能を有するＢ地点（pointＢ）の構成を示している。
【０３７０】
またこのＢ地点の構成において、Ｃ、Ｄ各地点に向けた波長分割多重光について、特定のチャネルを追加し（Ａｄｄ）、抜き取る（Ｄｒｏｐ）機能、波長分割多重光を構成する各チャネルの光強度をモニタするＯＰＭ機能、および各チャネルの光の減衰量を調節するＤＧＥＱ機能を有する。
【０３７１】
図３９において、Ａ地点からの波長分割多重光は波長選択スイッチ６１のＩＮ１ポートに入力され、特定のチャネルの光をＯＵＴ１ポートから出力してＣ地点向けに振り分け、他のチャネルの光をＤＲＯＰ１ポートから出力してＤ地点向けに振り分ける。
【０３７２】
このとき、ＡＤＤ１ポートに波長分割多重光を入力し、Ｄ地点向けに振り分けたチャネルと同一のチャネル（波長）の光を、ＯＵＴ１ポートから出力される波長分割多重光に追加してＣ地点向けに伝送することができる。
【０３７３】
このＣ地点向けの波長分割多重光は、ＤＧＥＱ６３を経由してＣ地点に向かい、その一部はＯＰＭ６５に入力する。ＯＰＭ６５により波長分割多重光を構成する各チャネルの光の強度を測定し、ＤＧＥＱ６３により、必要に応じて特定チャネルの光の強度を調節することができる。
【０３７４】
例えば、Ｃ地点向けの波長分割多重光の各チャネルは、Ａ地点を送信元とするチャネルとＢ地点を送信元とする追加されたチャネルから構成されており、この送信元の相違、伝送経路の相違等により、光の強度が著しく異なる場合が考えられるが、本実施例によれば、各チャネルの光の強度をモニタし、調整することができ、各チャネルの光の強度を略同一にしてからＣ地点向けに伝送することができる。
【０３７５】
また、波長選択スイッチ６１のＤＲＯＰ１ポートから出力されたＤ地点向けの波長分割多重光は、波長選択スイッチ６２のＩＮ２ポートに入力され、特定のチャネルの光をＤＲＯＰ２ポートから出力でき、Ｂ地点での利用、例えば電気信号に変換したり、他地点に転送したりできる。
【０３７６】
そして、前記ＤＲＯＰ２ポートから出力したチャネル以外のチャネルの光はＯＵＴ２ポートからＤ地点に向けて出力されるが、このときＡＤＤ２ポートに波長分割多重光を入力し、ＤＲＯＰ２ポートから出力されたチャネルと同一のチャネルの光を、ＯＵＴ２ポートから出力される波長分割多重光に追加してＤ地点向けに伝送することができる。
【０３７７】
なお、ＤＧＥＱ６４、ＯＰＭ６６は前記ＤＧＥＱ６３、ＯＰＭ６５と同様の作用、効果をＤ地点向けの波長分割多重光に対してもたらすことができる。
【０３７８】
本実施例における波長選択スイッチ、ＤＧＥＱ、ＯＰＭは、上述した各実施例に示す光機能デバイスが適用可能であり、それぞれ例えば図３０、図２６、図２９に示す構成としても良いし、また、図３８に示す構成としても良い。
【０３７９】
本実施例を用いることにより、光のままで複数の経路に任意のチャンネル（波長）の光を分配することができるようになり、一旦電気信号に変換する場合に比べシステムのコストが低減される効果を生ずる。
【０３８０】
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。
【０３８１】
（付記１） 入力端を有するスラブ導波路と、
前記スラブ導波路から光が入力される、長さの異なる複数のチャネル導波路とを有することを特徴とする光機能デバイス。
（付記２） 入力端を有する第１のスラブ導波路と、
出力端を有する第２のスラブ導波路と、
前記第１のスラブ導波路から光が入力され、前記第２のスラブ導波路へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路とを有することを特徴とする光機能デバイス。
（付記３） 前記複数のチャネル導波路は、波長分割多重光を前記入力端から入力したときに、前記波長分割多重光を構成する各波長に応じて角分散を生ずるように、それぞれの光路長の差が設定されていることを特徴とする付記１または２記載の光機能デバイス。
（付記４） 前記複数のチャネル導波路の出力端が直線状に並ぶように配置されていることを特徴とする付記１記載の光機能デバイス。
（付記５） 前記第２のスラブ導波路と前記複数のチャネル導波路との境界が直線状に形成されていることを特徴とする付記２記載の光機能デバイス。
（付記６） 前記角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段と、
前記角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に、光反射手段を有することを特徴とする付記１または３に記載の光機能デバイス。
（付記７） 前記角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段と、
前記角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に、その反射光の方向を変えることのできる光反射手段を有することを特徴とする付記１または３に記載の光機能デバイス。
【０３８２】
（付記８） 前記角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段と、
前記角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に、反射面の法線方向の位置が異なる光反射手段を設けたことを特徴とする付記１または３に記載の光機能デバイス。
（付記９） 前記角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段と、
前記角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に、光電変換手段を設けたことを特徴とする付記１または３に記載の光機能デバイス。
（付記１０） 入力端を有するスラブ導波路と、
前記スラブ導波路から光が入力される、長さの異なる複数のチャネル導波路とを有する第１の光機能デバイスおよび第２の光機能デバイスと、
前記第１の光機能デバイスにより角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段と、
前記第２の光機能デバイスにより角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段とを有し、
前記第１の光機能デバイスにより角分散を生じた或る波長の光が集束する位置と、前記第２の光機能デバイスにより角分散を生じた同一の波長の光が集束する位置が一致するように前記各光機能デバイスと前記光学手段を配置し、
前記各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に、光反射手段を有することを特徴とする光機能デバイス。
（付記１１） 入力端を有する第１のスラブ導波路と、
出力端を有する第２のスラブ導波路と、
前記第１のスラブ導波路から光が入力され、前記第２のスラブ導波路へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路とを有する第１の光機能デバイスおよび第２の光機能デバイスと、
前記第１の光機能デバイスにより角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段と、
前記第２の光機能デバイスにより角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段とを有し、
前記第１の光機能デバイスにより角分散を生じた或る波長の光が集束する位置と、前記第２の光機能デバイスにより角分散を生じた同一の波長の光が集束する位置が一致するように前記各光機能デバイスと前記光学手段を配置し、
前記各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に、光反射手段を有することを特徴とする光機能デバイス。
（付記１２） 前記第１の光機能デバイスと前記第２の光機能デバイスを構成するそれぞれの導波路部分を同一の基板上に形成したことを特徴とする付記１０または１１に記載の光機能デバイス。
（付記１３） 前記複数のチャネル導波路は、波長分割多重光を前記入力端から入力したときに、前記波長分割多重光を構成する各波長に応じて角分散を生ずるように、それぞれの光路長の差が設定され、
前記第２のスラブ導波路内に、前記角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる反射面を設けたことを特徴とする付記２記載の光機能デバイス。
（付記１４） 前記角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に、光反射手段を設けたことを特徴とする付記１３記載の光機能デバイス。
（付記１５） 前記角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に、反射面の法線方向の位置が異なる光反射手段を設けたことを特徴とする付記１３記載の光機能デバイス。
（付記１６） 前記角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に、光電変換手段を設けたことを特徴とする付記１３記載の光機能デバイス。
（付記１７） 入力端を有する第１のスラブ導波路と、
出力端を有する第２のスラブ導波路と、
前記第１のスラブ導波路から光が入力され、前記第２のスラブ導波路へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路とを有し、
前記複数のチャネル導波路は、波長分割多重光を前記入力端から入力したときに、前記波長分割多重光を構成する各波長に応じて角分散を生ずるように、それぞれの光路長の差が設定された第１の光機能デバイスおよび第２の光機能デバイスと、
前記第２のスラブ導波路内に、前記角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる反射面を設け、
前記第１の光機能デバイスにより角分散を生じた或る波長の光が集束する位置と、前記第２の光機能デバイスにより角分散を生じた同一の波長の光が集束する位置が一致するように前記各光機能デバイスを配置し、
前記各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に、光反射手段を有することを特徴とする光機能デバイス。
（付記１８） 前記第１の光機能デバイスを構成する導波路と前記第２の光機能デバイスを構成する導波路とを同一の基板上に形成したことを特徴とする付記１７記載の光機能デバイス。
（付記１９） 付記１から１７に記載の光機能デバイスのうち、いずれか２つ以上から成る光機能デバイス群において、
各光機能デバイスを構成する導波路を同一の基板上に形成したことを特徴とする光機能デバイス群。
（付記２０） 第１のポートに入力した光を第２のポートに出力し、前記第２のポートに入力した光を第３のポートに出力する光学手段を備え、
前記第２のポートが前記入力端に接続されていることを特徴とする付記１から１８のいずれかに記載の光機能デバイス。
（付記２１） 入力導波路と、スラブ導波路と、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイとを含む第１の光合分波デバイスおよび第２の光合分波デバイスと、
前記第１および第２の光合分波デバイスにより分光された光を集光させる光学手段と、
前記分光された光の集光位置に配置され、その反射角度が可変である光反射手段とから構成され、
前記光反射手段の反射角度に応じて、前記第１の光合分波デバイスから放射された少なくとも１つの波長の光が、前記第２の光合分波デバイスに入射する光路と前記第１の光合分波デバイスに戻る光路とを選択できるように構成することを特徴とする光機能デバイス。
【０３８３】
（付記２２） 入力導波路と、スラブ導波路と、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイとを含む光合分波デバイスと、
前記光合分波デバイスにより分光された光を集光させる光学手段と、
前記分光された光の集光位置に配置され、その反射角度が可変である光反射手段とを有することを特徴とする光機能デバイス。
【０３８４】
（付記２３） 入力導波路と、スラブ導波路と、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイとを含む光合分波デバイスと、
前記光合分波デバイスにより分光された光を集光させる光学手段と、
前記分光された光の集光位置に配置され、反射位置を入射光の進行方向に移動できる光反射手段とから構成され、
前記光反射手段の反射位置を入射光の波長帯域内で変化させることにより、前記光合分波デバイスに戻る光の光路長を前記入射光の波長帯域内で調整できるように構成することを特徴とする光機能デバイス。
【０３８５】
（付記２４） 付記２１乃至付記２３のいずれかに記載の光機能デバイスであって、
前記光合分波デバイスと前記光反射手段との間に光路を９０度変換する光軸変換手段を設け、
前記光合分波デバイスと前記光反射手段のそれぞれを搭載する基板主面が平行であることを特徴とする光機能デバイス。
【０３８６】
（付記２５） 波長分割多重光を構成する各波長の光を２以上の波長グループに分割し、前記各波長グループの波長分割多重光を多重する光合分波手段と、
前記光合分波手段の各分波側ポートに付記２１乃至付記２４に記載の光機能デバイスを接続することを特徴とする光機能デバイス。
【０３８７】
（付記２６） 主平面を有する平板状基板と、前記平板状基板の主平面上に形成されたクラッドと、クラッドより屈折率が高く且つクラッドで周囲を取り囲まれたコアと、前記平板状基板に垂直な面によりクラッドとコアの断面が露出された導波路端面よりなる平面型光導波路を含み、
前記光導波路が、前記コアの一方の端が前記導波路端面に達している入力導波路用コアパターンと、一方を入力開口、他方を出力開口とする複数の独立したコアパターンより成り、且つ隣り合うコアパターンの入力開口から出力開口までの光路長差が一定になるように構成されたチャネル導波路アレイ用コアパターンと、
前記入力導波路用コアパターンと前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの入力開口に繋がって形成された入力スラブ用コアパターンとを含み、
前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの入力開口が半径Ｒの第一の円の円弧上に配列され、前記入力導波路用コアパターンが前記第一の円のローランド円上に形成され、前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口が一定の間隔で一直線上に配列され、
前記光導波路端面の前記入力導波路用コアパターンに入射した光が前記入力導波路用コアパターンを通過して入力スラブ用コアパターンに達した後、前記入力スラブ用コアパターン内で平板状基板の主平面方向に自由伝搬して複数の前記チャネル導波路アレイ用コアパターンに光結合し、
前記チャネル導波路アレイ用コアパターンを通過後、前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口から前記平板状基板の主平面方向であって、且つ波長に対応した方向にほぼ平行光となって回折されるように、前記入力導波路用コアパターン、前記入力スラブ用コアパターン、前記チャネル導波路アレイ用コアパターンが配置されていることを特長とする光機能デバイス。
【０３８８】
（付記２７） 前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口に繋がって形成された出力スラブ用コアパターンを設けたことを特徴とする付記２６記載の光機能デバイス。
【０３８９】
（付記２８） 前記出力スラブ用コアパターン内に、平板状基板の主平面方向に伝搬する光を反射させるための導波路端面であるスラブ内導波路端面を有することを特徴とする付記２７記載の光機能デバイス。
【０３９０】
（付記２９） 前記スラブ内導波路端面は、前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口から角分散を生じて平行光として出力された光を前記平板状基板の主平面に平行な方向にほぼ集束させることを特長とする付記２８に記載の光機能デバイス。
【０３９１】
(付記３０） 前記スラブ内導波路端面を平板状基板の主平面に投影したとき、その端が描く線が曲線であるスラブ内導波路端面を含んでいることを特長とする付記２８記載の光機能デバイス。
【０３９２】
（付記３１） 前記スラブ内導波路端面を平板状基板の主平面に投影したとき、その端が描く曲線が円弧であることを特長とする付記２８記載の光機能デバイス。
【０３９３】
（付記３２） 前記スラブ内導波路端面を平板状基板の主平面に投影したとき、その端が描く曲線が放物線であることを特長とする付記２８記載の光機能デバイス。
【０３９４】
（付記３３） 前記スラブ内導波路端面を平板状基板の主平面に投影したときその端が描く線が直線であるスラブ内導波路端面と、前記スラブ内導波路端面を平板状基板の主平面に投影したときその端が描く線が曲線であるスラブ内導波路端面を設け、
前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口から角分散を生じて平行光として出力された光を前記平板状基板の主平面に平行な方向にほぼ集束させるように配置することを特長とする付記２８に記載の光機能デバイス。
【０３９５】
（付記３４） 前記出力スラブ用コアパターン内に、平板状基板の主平面に対し傾斜した傾斜導波路端面を設け、
前記傾斜導波路端面で光を反射し導波路外に光を出射させることを特徴とする付記２６記載の光機能デバイス。
【０３９６】
（付記３５） 前記光がほぼ集束される位置に、入射光と反射面の相対角度を変化させることのできる光反射手段を設けたことを特徴とする付記２９に記載の光機能デバイス。
【０３９７】
（付記３６） 前記光がほぼ集束される位置に、入射光と垂直で且つ反射面の位置を入射光の進行方向に変化させることのできる光反射手段を前記各波長に対応して設けたことを特徴とする付記２９に記載の光機能デバイス。
【０３９８】
（付記３７） 前記光がほぼ集束される位置に、入射光と光結合するように光電変換手段を前記各波長に対応して設けたことを特徴とする付記２９に記載の光機能デバイス。
【０３９９】
（付記３８） 主平面を有する平板状基板と、前記平板状基板の主平面上に形成されたクラッドと、クラッドより屈折率が高く且つクラッドで周囲を取り囲まれたコアと、前記平板状基板に垂直な面によりクラッドとコアの断面が露出された導波路端面よりなる平面型光導波路を含み、
前記光導波路が、前記コアの一方の端が前記導波路端面に達している入力導波路用コアパターンと、一方を入力開口、他方を出力開口とする複数の独立したコアパターンより成り、且つ隣り合うコアパターンの入力開口から出力開口までの光路長差が一定になるように構成されたチャネル導波路アレイ用コアパターンと、
前記入力導波路用コアパターンと前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの入力開口に繋がって形成された入力スラブ用コアパターンとを含み、
前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの入力開口が半径Ｒの第一の円の円弧上に配列され、前記入力導波路用コアパターンが前記第一の円のローランド円上に形成され、前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口が一定の間隔で一直線上に配列され、
前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口に繋がって形成された出力スラブ用コアパターンを有し、
前記出力スラブ用コアパターン内に、平板状基板の主平面方向に伝搬する光を反射させ、前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口から角分散を生じて平行光として出力された光を前記平板状基板の主平面に平行な方向にほぼ集束させるるための導波路端面であるスラブ内導波路端面を有する第１の光機能デバイスと第２の光機能デバイスを備え、
前記各光機能デバイスを、前記ほぼ光が集束される位置が共通になるように配置し、前記ほぼ光が集束される位置に、入射光と反射面の相対角度を変化させることができる光反射手段を設けたことを特徴とする光機能デバイス。
【０４００】
（付記３９） 付記２８に記載の光機能デバイスを複数個、同一の平板状基板上に一体形成したことを特徴とする光機能デバイス。
【０４０１】
（付記４０） 前記平面型光導波路の外部に出力された光の伝搬経路上に、チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口にその焦点が位置するように凸レンズを設け、
前記凸レンズの、前記平面型光導波路とは反対側の焦点位置に、光反射手段を設けたことを特徴とする付記２６または付記２７に記載の光機能デバイス。
【０４０２】
（付記４１） 前記平面型光導波路の外部に出力された光の伝搬経路上に、チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口にその焦点が位置するように凸レンズを設け、
前記凸レンズの、前記平面型光導波路とは反対側の焦点位置に、入射光と垂直で且つ反射面の位置を入射光の進行方向に変化させることのできる光反射手段を設けたことを特徴とする付記２６または付記２７に記載の光機能デバイス。
【０４０３】
（付記４２） 前記平面型光導波路の外部に出力された光の伝搬経路上に、前記チャネルアレイ導波路用コアパターンの出力開口にその焦点が位置するように凸レンズを設け、
前記凸レンズの、前記平面型光導波路とは反対側の焦点位置に、入射光と光結合するように光電変換手段を設けたことを特徴とする付記２６または付記２７に記載の光機能デバイス。
【０４０４】
（付記４３） 付記２７に記載の光機能デバイスを複数設け、
各光機能デバイスの前記平面型光導波路の外部に出力された光の伝搬経路上に、チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口にその焦点が位置するように凸レンズを設け、
前記凸レンズの、前記平面型光導波路とは反対側の焦点位置が、前記各光機能デバイスの外部に出力された同一の波長の光が同一の焦点位置となるように、前記各光機能デバイスと前記凸レンズを配置し、
前記凸レンズの、前記平面型光導波路とは反対側の焦点位置に、入射光と反射面の相対角度を変化させることのできる光反射手段を設けたことを特徴とする光機能デバイス。
【０４０５】
（付記４４） 付記２１〜４３に記載の光機能デバイスのうち、いずれかを少なくとも１個含むことを特長とする光通信装置。
【０４０６】
【発明の効果】
本発明によれば、フラットトップ型透過特性を有し、かつ損失が小さく、小型である光機能デバイスが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的な作用を説明する図である。
【図２】図１に対応した、光の波長に対する損失を示す図である。
【図３】第１実施例にかかる光機能デバイスを説明する図である。
【図４】本発明にかかる波長合分波フィルタの端面の一例を示す図である。
【図５】第２実施例にかかる波長選択スイッチの平面図である。
【図６】第２実施例にかかる波長選択スイッチの側面図である。
【図７】図５の部分Ａ拡大図である。
【図８】ミラーアレイの構成例を示す図である。
【図９】第３実施例にかかる波長選択スイッチの平面図である。
【図１０】第３実施例にかかる波長選択スイッチの側面図である。
【図１１】図９の部分Ａ拡大図である。
【図１２】第４実施例にかかる波長選択スイッチの平面図である。
【図１３】第４実施例にかかる波長選択スイッチの側面図である。
【図１４】第５実施例にかかるダイナミックゲインイコライザ（ＤＧＥＱ）の平面図である。
【図１５】第５実施例にかかるＤＧＥＱの側面図である。
【図１６】第６実施例にかかる波長選択スイッチの平面図である。
【図１７】第６実施例にかかる波長選択スイッチの側面図である。
【図１８】第７実施例にかかる波長選択スイッチの平面図である。
【図１９】第７実施例にかかる波長選択スイッチの側面図である。
【図２０】第８実施例にかかるＤＧＥＱの平面図である。
【図２１】第８実施例にかかるＤＧＥＱの側面図である。
【図２２】第９実施例にかかる波長選択スイッチの平面図である。
【図２３】第９実施例にかかる波長選択スイッチの側面図である。
【図２４】第１０実施例にかかる波長選択スイッチの平面図である。
【図２５】第１０実施例にかかる波長選択スイッチの側面図である。
【図２６】第１１実施例にかかるＤＧＥＱの構成例を示す図である。
【図２７】第１２実施例にかかる波長分散補償器の構成例を示す図である。
【図２８】ミラーの構成例を示す図である。
【図２９】第１３実施例にかかる光パフォーマンスモニタ（ＯＰＭ）の構成例を示す図である。
【図３０】第１４実施例にかかる波長選択スイッチの構成例を示す図である。
【図３１】第１５実施例にかかるＯＰＭの構成例を示す図である。
【図３２】スラブ光学系の構成例を示す図である。
【図３３】スラブ光学系の他の構成例を示す図である。
【図３４】第１６実施例にかかるＯＰＭの構成例を示す図である。
【図３５】第１７実施例にかかるＤＧＥＱの構成例を示す図である。
【図３６】第１８実施例にかかるＤＧＥＱの構成例を示す図である。
【図３７】第１９実施例にかかる波長選択スイッチの構成例を示す図である。
【図３８】第２０実施例にかかる光機能デバイスの構成例を示す図である。
【図３９】第２１実施例にかかるＷＤＭ伝送システムの構成例を示す図である。
【図４０】波長選択スイッチをＷＤＭシステムに利用した一例を示す図である。
【図４１】波長選択スイッチ構成の従来例（１）を示す図である。
【図４２】波長選択スイッチ構成の従来例（２）を示す図である。
【図４３】波長選択スイッチ構成の従来例（３）を示す図である。
【図４４】従来のＡＷＧの構成例を示す図である。
【図４５】図４４に対応した、出力導波路入力部での光の強度分布を説明する図である。
【図４６】出力導波路から出力される光の波長に対する損失を示す図である。
【図４７】透過特性をフラットトップ化するための従来の構成例を示す図である。
【図４８】図４７に対応した、出力導波路入力部での光の強度分布を説明する図である。
【図４９】図４７に対応した、出力導波路から出力される光の波長に対する損失を示す図である。
【符号の説明】
１ａ 分波フィルタ
１ｂ 合波フィルタ
２ 光スイッチ
３ 入力導波路
４ 入力スラブ導波路
５ チャネル導波路アレイ
６ 出力スラブ導波路
１０ 熱伝導フィン
１１ シリンドリカルレンズ
１２ レンズ
１３、１４ ミラーアレイ
１５、１８ ４５度ミラー
１６ 支柱
１７ ２面４５度ミラー
２０、２１ 合分波器
２２ ヒータ
２３、２４、２５ 合分波器
３０、３１ 光サーキュレータ
３２、３３ フィルタ
４０、４１ 波長選択スイッチ
５０ 光電変換素子
５１ 光電変換素子アレイ
６１、６２ 波長選択スイッチ
６３、６４ ＤＧＥＱ
６５、６６ ＯＰＭ
１００ 平板状基板
２００ 光導波路
２０１ クラッド
２０２ コア
２０３、２０４ 導波路端面
３０１ マルチモード導波路部
４０１、４０２、４０３ 付属回路
６０３、６０４、６０５、６０７、６０８ スラブ導波路内端面
６０６ スラブ導波路端面
６１０ 出力チャネル導波路
６１１ 出力スラブ導波路と出力導波路との境界をつなぐ線
６１２ 光の強度分布
８０１ ミラー
８０３ シリンドリカルレンズ
８０４ レンズ
８０５、８０６、８０７ ミラー
８１１ 反射面
８２１ ミラー
８２２ ミラーエレメント
【発明の属する技術分野】
本発明はＷＤＭ(Wavelength Division Multiplexing)システムにおいて波長毎に信号経路切り替えや光出力の調節等を行うための光信号処理に関し、特に特定波長の信号の追加／抜き取り(Add/Drop)、波長毎の光出力の調節やモニタ、および波長毎の波長分散補償を行うために必要となる構成要素部品を、平面光導波路を用いて集積し小型化する光機能デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、データトラフィックの増大に対応するためＷＤＭシステムの導入が積極的に進められてきた。これらのシステムは基本的にpoint to pointのシステムであるが、将来、ＷＤＭシステムが網目状に接続された大規模なフォトニックネットワークでは、ＷＤＭシステムの効率的運用による運用コスト低減のため、必要に応じて特定波長の光信号を追加（Add）/抜き取り（Drop)が可能なＯＡＤＭ(Optical Add/Drop Multiplexing)デバイスとしての波長選択スイッチや、波長毎の光出力の調節やモニタ、波長毎の波長分散補償機能を有する光機能デバイスが不可欠である。
【０００３】
図４０は波長選択スイッチをＷＤＭシステムに利用した場合の一例である。
【０００４】
図４０において、波長分割多重光は局ｍ、局ｎ、局ｏの方向に伝搬しており、局ｎには波長選択スイッチを備えたＯＡＤＭノードが配置されている。
【０００５】
図４０に示したシステムの例では、局ｍからの波長分割多重光には、λ１〜λ５の各波長に対応する光信号λ１（ａ）〜λ５（ａ）が含まれている。
【０００６】
局ｎでは前記光信号のうち、所要波長の光信号の抜き取り、追加を行なう。
【０００７】
図の例では、波長λ２、λ４の光信号λ２（ａ）、λ４（ａ）を抜き取り、次の局である局ｏに向けて同一の波長λ２、λ４の光信号λ２（ｂ）、λ４（ｂ）を追加する場合を示している。
【０００８】
局ｍからの波長分割多重光は局ｎの波長選択スイッチのＩＮポートに入力される。
【０００９】
波長選択スイッチはこの波長分割多重光を各波長の光信号に分波し、所要の光信号λ２（ａ）、λ４（ａ）を波長多重し、波長分割多重光としてＤｒｏｐポートに出力する。
【００１０】
一方、追加する信号λ２（ｂ）、λ４（ｂ）を含んだ波長分割多重光はＡｄｄポートから波長選択スイッチに入力され、波長選択スイッチはこの波長分割多重光を各波長の光信号に分波し、前記Ｄｒｏｐポートには出力されなかった光信号λ１（ａ）、λ３（ａ）、λ５（ａ）と波長多重されて、次の局である局ｏに向けてＯＵＴポートから出力される。
【００１１】
このように、この例において波長選択スイッチは、入力された波長分割多重光の所要波長の光信号を抜き取り、前記所要波長で、抜き取った光信号とは別の光信号を追加する機能を果たしている。
【００１２】
ここで、従来の波長選択スイッチの構成例として、回折格子を用いた図４１の構成（特許文献１参照）、アレイ導波路格子（ＡＷＧ：Arrayed Waveguide Grating）を用いた図４２の構成（特許文献２参照）がある。
【００１３】
図４１は、回折格子と、ミラーの角度を電気的に制御するメカニカル光スイッチであるＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical Systems）ミラーを用いた波長選択スイッチ構成の第1の従来例である。
【００１４】
図４１において、波長選択スイッチは、ＩＮポートおよびＡＤＤポートから入射した波長多重されたコリメート光を回折格子で各波長に分波し、各波長の集光位置にそれぞれＭＥＭＳミラーを設ける構成である。
【００１５】
ＩＮポートから入射した各波長の光は、対応するＭＥＭＳミラーの角度に応じて、ＯＵＴポートに向かうか、またはＤＲＯＰポートから出力される。
【００１６】
ＡＤＤポートから入射した、前記ＤＲＯＰポートから出力される光と同一の波長の光は、前記ＩＮポートから入射しＯＵＴポートに向かう光と波長多重されてＯＵＴポートから出力される。
【００１７】
図４２はＡＷＧ２個、回折格子２個とＭＥＭＳミラーを用いた波長選択スイッチ構成の第２の従来例である。
【００１８】
ＩＮポート、ＡＤＤポートから入射した波長分割多重光はそれぞれ第1のＡＷＧ、第２のＡＷＧで複数の波長を含む波長グループに分波され、さらにそれぞれ第１の回折格子と第２の回折格子によって各波長グループ内の各波長に分波されて、各波長に対応するＭＥＭＳミラーに導かれる。
【００１９】
前記ＭＥＭＳミラーは、第１のＡＷＧからの信号光を第１のＡＷＧに戻す（状態１）か、または第２のＡＷＧに入射させるか（状態２）を、その傾斜を変化させることにより切り替えられるように構成されている。
【００２０】
ＭＥＭＳミラーが状態１である光路では、ＩＮポートから入射した該当する波長の信号光はＭＥＭＳミラーで反射された後、第１の回折格子を経由して第１のＡＷＧに戻されるため、光サーキュレータを通ってＰＡＳＳポート（前記ＯＵＴポートに相当する。）から出力される波長分割多重光に含まれることとなる。
【００２１】
一方、ＭＥＭＳミラーが状態２である光路では、第1のＡＷＧと第２のＡＷＧが接続された状態となり、ＩＮポートから入射した該当する波長の信号光は第２の回折格子を経由して第２のＡＷＧ、光サーキュレータを通ってＤＲＯＰポートから出力される波長分割多重光に含まれることとなり、また、ＡＤＤポートから入射された該当する波長の信号光は第１の回折格子、第１のＡＷＧ、光サーキュレータを経由して前記ＰＡＳＳポートから出力される波長分割多重光に含まれることとなる。
【００２２】
このようにして、波長選択スイッチによって、特定波長の光の追加、抜き取りを可能としている。
【００２３】
ここで、波長選択スイッチは波長分割多重光を各波長に分解する波長分波フィルタ、分波した光の経路を切り替える光スイッチ、経路が切り替えられた後の各波長の光を一つに束ねる波長合波フィルタによって構成される。
【００２４】
なお、一般に波長分波フィルタと波長合波フィルタには同一の構成のものが用いられるので以下この波長分波フィルタ及び波長合波フィルタを波長合分波フィルタという。
【００２５】
図４３は波長選択スイッチの第３の従来例である。
【００２６】
ここで、図４３に例示するものは光導波路で構成した波長選択スイッチであり、以下の説明においては、このタイプのものを導波路型波長選択スイッチといい、これに対して、図４１のように、回折格子、レンズ、ＭＥＭＳミラー等で構成した波長選択スイッチを空間結合型波長選択スイッチという。
【００２７】
図４３の導波路型波長選択スイッチは、波長分波フィルタ１ａおよび波長合波フィルタ１ｂとしてＡＷＧを用い、光スイッチ２として温度光学効果を利用したマッハツェンダ干渉計型導波路スイッチ（以下温度光学効果型導波路スイッチという）を用いるものである。
【００２８】
ここで、図４１に示すような空間結合型波長選択スイッチの特徴は、波長合分波フィルタに空間回折格子を使用し、光の経路切り替えにメカニカルなスイッチ（ＭＥＭＳ等）を使用し、光学的機能要素間の光結合に空間光学系を使用している点が挙げられる。
【００２９】
一方、図４３に示すような導波路型波長選択スイッチの特徴は、平面光導波路で構成した要素部品をモノリシック集積したもので、波長合分波フィルタにＡＷＧを使用し、光の経路切り替えに熱光学効果型導波路スイッチを使用し、光学的機能要素間の光結合に導波路を使用している点が挙げられる。
【００３０】
【特許文献１】
米国特許第５９６０１３３号
【００３１】
【特許文献２】
米国特許第６２６３１２７号
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
図４１に示した第1の従来例ではＷＤＭシステムで要求される高分解能と小型化の両立が困難な点が問題である。
【００３３】
回折格子で分解能を高めるためには、回折格子へ入射するビームの径を大きくする必要があり、このためデバイスが大型化する。回折格子の分解能はＮｍ（Ｎ：ビーム照射領域の格子本数、ｍ：回折次数）で表される。回折格子への入射角度を垂直、反射角度を回折格子主面の法線からθと仮定すると、回折格子の分解能λ/dλは、次の式（１）で示される。
【００３４】
λ/dλ ＝ Ｎｍ ＝Ｎ(ａ・sinθ/λ) ・・・式（１）
ただし、aは回折格子の格子線の間隔、λは光の波長である。
【００３５】
ここで、θ＝１５°、λ＝１．５５μｍの場合は、次の式（２）となる。
【００３６】
λ/dλ ＝Ｎａ/５．９９μｍ ・・・式（２）
ここで、反射ミラーの間隔をｐｍ＝５００μｍ、ミラー反射面でのビーム径をＤｍ＝１００μｍとすると、第1の従来例の構成で、光の波長が１．５５μｍの帯域、波長間隔が０．８ｎｍのＷＤＭシステムに対応するためには
【００３７】
導波路型波長選択スイッチは図４３に例示するように平板状基板上に形成されるため薄型である。通常厚さ1ｍｍ前後の平板状基板が用いられるため、チップ自体は非常に薄型である。このため保護ケースに収納後の装置全体の厚さを薄くすることができる。これに対し、前述のごとく、空間結合型波長選択スイッチに用いる回折格子、レンズ等は薄くすることが困難なため、装置全体の厚さが厚くなる問題がある。
【００３８】
また、空間結合型波長選択スイッチでは、レンズを光軸に垂直な２軸と光軸方向及び互いに直交する２軸方向あおりの５軸方向に精密に位置調節して固定する必要があり、レンズ以外の光学部品については上記５軸に加えて回転方向の６軸に精密に位置調節して固定する必要があるため、導波路型波長選択スイッチに比べ組み立てに手間がかかる問題もある。
【００３９】
このことは、図４２に示す第２の従来例におけるレンズ、回折格子等についても同様である。
【００４０】
一方、ＡＷＧを用いた第２および第３の従来例では、波長合分波フィルタとしてのＡＷＧ部分は、前記第１の従来例における回折格子の場合より小型に設計できる。
【００４１】
このため、前記第1の従来例より波長選択スイッチを小さくできるが、例えば図４３のような構成のＡＷＧの挿入損失は、光信号が１回通過する毎に約３ｄＢであり、前記第２および第３の従来例においては、各波長の光信号が分波時に１度、合波時に１度の計２回ＡＷＧを通過するため、その挿入損失は約６ｄＢと大きくなる点が問題である。
【００４２】
以下に前記第２および第３の従来例で使用されている構成のＡＷＧにおいて挿入損失が大きくなる理由を説明する。
【００４３】
図４４は従来のＡＷＧの構成例である。
【００４４】
図４４において、従来のＡＷＧは、入力導波路３、入力スラブ導波路４、複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５、出力スラブ導波路６及び複数の出力チャネル導波路６１０から構成される。
【００４５】
入力導波路３は導波路端面２０３からの入力光を入力スラブ導波路４に導くためのものであり、入力スラブ導波路４は入力光をチャネル導波路アレイ５に分配するためのものである。
【００４６】
入力スラブ導波路４は図４４の紙面に平行な方向に広がっており、光が入力導波路３から入力スラブ導波路４に入ると、図４４の紙面に平行な方向には閉じ込められず、自由に広がり伝搬する（以下これを自由伝搬という）。
【００４７】
入力スラブ導波路４を紙面に平行な方向に自由伝搬した光はチャネル導波路アレイ５に到達して光結合するため、入力光のパワーはチャネル導波路アレイ５を構成する各チャネル導波路に分配される。
【００４８】
チャネル導波路アレイ５はここを通過する光に位相のずれを与えるためのものであり、隣り合う導波路の実効的光路長の差が一定になるように形成されている。
【００４９】
そのため、光がチャネル導波路アレイ５内を、入力スラブ導波路４との境界から出力スラブ導波路６との境界まで伝搬すると、各チャネル導波路中の光にその波長に対応した位相のずれを生ずる。この位相ずれが後述する分光作用に寄与する。
【００５０】
出力スラブ導波路６はチャネル導波路アレイ５から出力された光を自由伝搬させ、干渉させるためのものである。
【００５１】
チャネル導波路アレイ５を構成する各チャネル導波路から同じ位相の光が出力されると、ある波長の光は出力チャネル導波路６１０のうち、図４４における上下方向の中央に位置する導波路と出力スラブとの境界に集光される。
【００５２】
これは、チャネル導波路アレイ５と出力スラブ導波路６との境界は、前記集光する位置を中心とする円弧になっており、各チャネル導波路を出た光はこの円弧の中心、即ち上下方向の中央に位置する出力チャネル導波路６１０の中央に向かって直進するからである。このときの波長を中心波長という。
【００５３】
光の波長が中心波長より短い場合には、チャネル導波路アレイ５から出力される光の位相は図の下側ほど進んでいる。各チャネル導波路から出力される光の位相が等しくなる位置（以下これを等位相面という）に着目すると、図の下側に行くほど右側に位置するようになる。これは位相が進んでいる状態である。そのため、中心波長より短い光は相対的に上側に集光される。
【００５４】
逆に光の波長が中心波長より長い場合には、チャネル導波路から出力される光の位相は図の上側ほど進んでいる。そのため相対的に下側に集光される。
【００５５】
このようにして、出力スラブ導波路６と出力チャネル導波路６１０との境界をつなぐ線６１１上には、上側が短波長、下側が長波長になる連続的スペクトルとして、分光および集光が行われる。なお、この出力スラブ導波路６と出力チャネル導波路６１０との境界をつなぐ線６１１は円弧となる。
【００５６】
次に出力チャネル導波路６１０は、円弧６１１上に集光された連続スペクトルから特定の波長帯域の光のみを切り取り、導波路端面２０４に導くためのものであり、複数のチャネル導波路からなる。前述のように、円弧６１１上の位置が異なると切り取られる光の波長帯域も異なったものとなる。
【００５７】
そして円弧６１１上の出力チャネル導波路６１０の間隔は出力される光の波長に比例する。このため、円弧６１１上に等間隔に出力チャネル導波路を配置すると切り取られて出力される光の波長間隔も等間隔となる。また、出力チャネル導波路の間隔を調節することにより出力される光の波長間隔を調節することもできる。
【００５８】
なお前記ＡＷＧの構成およびその分光原理は、例えば文献、Meint K. Smit and Cor van Dam ,IEEE JORNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, VOL. 2, pp.236-250 (1996)等に記載されている。
【００５９】
図４５は出力チャネル導波路入力部での光の強度分布を説明する図である。
【００６０】
図４５（ａ）は図４４の部分Ａの拡大図であり、図４５（ｂ）は図４５（ａ）の部分Ｂの拡大図である。
【００６１】
図４５（ａ）に例示するように、円弧６１１上に集光される光は、例えば６１２に示すように、中央が強く、端（図では上下）に向かうと急峻に弱くなる強度分布を持つ。
【００６２】
例えば白色の光が入力されたとし、６１２で示した光の強度分布を波長λcの強度分布とすると、図４５(ｂ)に例示するように、僅か短波長（λc−Δλ）及び僅か長波長（λc＋Δλ）の光も同じ強度分布になる。入射光が白色光の場合、この強度分布の光が連続的に並ぶ。
【００６３】
このとき出力チャネル導波路との結合効率に着目すると、波長λcの光は、出力チャネル導波路と光軸が一致するため最も高効率な結合になる。これに対し、波長がλc−Δλまたはλc＋Δλの光は、出力チャネル導波路と光軸がずれるため結合効率が低下し、波長がλcからずれるほど、結合効率はより低下する。
【００６４】
この際の結合は、ほぼガウスビームの結合と同じになる。
【００６５】
図４６はこのときの出力チャネル導波路から出力される光の波長に対する損失を示していおり、出力チャネル導波路から出力される光の強度を、横軸を波長、縦軸を強度とするグラフ（これは出力チャネル導波路から出力されるスペクトルと同じになる）にしたものでありその形状はガウス型になる。
【００６６】
しかし、通信システムでは先端が略平坦となる（以下フラットトップという）透過特性が求められる。これは、例えば環境条件の変化等により、波長分割多重光を構成する各波長がある帯域内で変動しても、損失が略同一であることが望ましいからである。
【００６７】
ここで、透過特性をフラットトップ化するための従来の技術につき説明する。
【００６８】
図４７は透過特性をフラットトップ化するための従来の構成例である。
【００６９】
図４７において、入力導波路３と入力スラブ導波路４の境界部に、幅が広い部分３０１（マルチモード導波路部）を形成し、スペクトルのフラットトップ化を行なっている。入力導波路の幅が広い部分３０１では、光の強度分布が双峰型（以後これを双峰モードという）になる。
【００７０】
図４８は図４７に対応した、出力チャネル導波路入力部での光の強度分布を説明する図で、図４８（ａ）は図４７の部分Ａの拡大図、図４８（ｂ）は図４８（ａ）の部分Ｂの拡大図である。
【００７１】
入力スラブ導波路に入射する光が双峰モードとなると、図４８（ａ）に例示するように、出力チャネル導波路６１０に集光される光の強度分布６１２も双峰モードになる。すなわち、入力スラブ導波路に入射する光の強度分布と出力チャネル導波路６１０に集光される光の強度分布は同じになる。
【００７２】
図４８（ｂ）は波長λcの光と僅か短波長（λc−Δλ）及び僅か長波長（λc＋Δλ）の光の強度分布を示すものである。入射光が白色光の場合、いずれも同じ形になる。
【００７３】
この双峰モードの波長λc、λc−Δλ及びλc＋Δλの光と出力チャネル導波路の結合効率は、中央の窪みの大きさと二つの山の間隔を調節すると一定になる。
【００７４】
図４９はこのように二つの山の間隔を調節した場合の、出力チャネル導波路から出力される光の波長に対する損失を示す図であり、例えば図４９の曲線（ロ）に例示するように、フラットトップな透過特性が得られる。なお図４９の曲線（ａ）は図４６に示したガウス型の透過特性である。
【００７５】
このように、図４７に例示した構造を用いること、すなわち入力導波路をマルチモード化した部分３０１を形成することによりフラットトップ型透過特性を実現することができる。
【００７６】
しかし、図４９の（ａ）と（ｂ）の比較から明らかなように、入力導波路をマルチモード化した部分３０１を形成した（ｂ）の場合の損失は（ａ）より大きくなる。
【００７７】
この損失は、ＡＷＧを一回通過する場合でおよそ３ｄＢで、たとえば図４２の例では、ＡＷＧを２回通過するので、約６ｄＢの損失増加となる。
【００７８】
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、フラットトップ型透過特性を有し、かつ損失が小さく、小型である光機能デバイスの提供を目的とする。
【００７９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光機能デバイスは、ほぼ平坦な２面を主面とする平坦な板状の基板にクラッドおよび該クラッドよりも屈折率が相対的に高いコアが形成され、該コア中を光が伝搬しうる光導波路で構成された波長合分波フィルタであって、該コアが、当該波長合分波フィルタの一端にコアパターン断面が露出する露出部をそなえるとともに、前記露出部から入射された光を伝搬しうるコアパターンを有する入力導波路と、該入力導波路に連続して形成され、該入力導波路からの光が前記基板の主面に平行な方向に回折して広がりながら自由伝搬しうるコアパターンを有する入力スラブ導波路と、当該波長合分波フィルタの他の一端にコアパターン断面が露出して出力端を構成し、且つ当該出力端付近で当該コアパターンが等間隔で且つ当該出力端付近で当該コアパターンが平行で且つ当該出力端は当該コアパターンの端面がチャネル導波路パターンに対して垂直な一直線上に並ぶように形成され且つ前記入力導波路と入力スラブ導波路との接続部から前記出力端までの実効的光路長が異なるように形成された複数のコアパターンからなる導波路で、前記入力導波路から入射され前記出力端から出力される光が、いずれの隣り合う導波路を通過しても等しい位相差を形成しうるチャネル導波路を有し、複数の波長の光が多重化された波長分割多重光を前記入力導波路から入力したとき、前記出力端から、前記基板の主面に平行な方向について、波長分割多重光を、波長分割多重光に含まれる光の波長に応じた異なる角分散を持ったほぼ平行な光に分光して出力する平板状の前記波長合分波フィルタを少なくとも２個具備し、更に、当該２個の平板状の波長合分波フィルタを２層に積み重ねるように配置すると共に、当該２層に配置された波長合分波フィルタの各々の出力端近傍に、前記波長合分波フィルタから出力される光を前記基板の主面に対して垂直な方向にコリメートするように配置された垂直方向コリメートレンズと、当該垂直方向コリメートレンズを通過した前記二つの波長合分波フィルタからの出力光について、異なる二つの波長合分波フィルタから出力される光であっても同じ波長の光については同じ位置であって且つ各波長毎にはその角分散に応じた互いに異なる位置に集光するように構成され配置された少なくとも１個の集光レンズと、前記波長合分波フィルタにより生成された角分散に応じて前記集光レンズで集光される各波長の光の集光位置に各々１個づつ配置された反射ミラーで、前記波長合分波フィルタから出力された各波長毎の光を前記基板の主面とは垂直な方向に波長毎に独立に反射し且つ反射方向を偏向可能な前記反射ミラーとを有する構成とする。
【００８０】
また、本発明の光機能デバイスは、ほぼ平坦な２面を主面とする平坦な板状の基板にクラッドおよび該クラッドよりも屈折率が相対的に高いコアが形成され、該コア中を光が伝搬しうる光導波路で構成された波長合分波フィルタであって、該コアが、当該波長合分波フィルタの一端にコアパターン断面が露出する露出部をそなえるとともに、前記露出部から入射された光を伝搬しうるコアパターンを有する入力導波路と、該入力導波路に連続して形成され、該入力導波路からの光が前記基板の主面に平行な方向に回折して広がりながら自由伝搬しうるコアパターンを有する入力スラブ導波路と、当該波長合分波フィルタの他の一端にコアパターン断面が露出して出力端を構成し、且つ前記基板の主面に平行な方向について、当該コアパターン中を光が自由伝搬可能な程度に広い幅を持ったコアパターンで構成された出力スラブ導波路と、前記入力スラブ導波路と当該出力スラブ導波路を結ぶ複数のコアパターンで構成されるチャネル導波路で、出力スラブ導波路と接続している部分の近傍で当該チャネル導波路を構成するコアパターンが等間隔で且つ出力スラブ導波路と接続している部分の近傍で当該チャネル導波路を構成するコアパターンが平行で且つ出力スラブ導波路とチャネル導波路の境界がチャネル導波路を構成するコアパターンに対して垂直な一直線になるように形成され且つ前記の入力導波路と入力スラブ導波路の接続部から出力スラブ導波路までの実効的光路長が異なるように形成された複数のコアパターンからなる導波路で、前記入力導波路から入射されて前記出力スラブに出力される光が、いずれの隣り合う導波路を通過しても等しい位相差を形成し得るチャネル導波路を有し、複数の波長の光が多重化された波長分割多重光を前記入力導波路から入力したとき、前記出力端から、前記基板の主面に平行な方向について、波長分割多重光を、波長分割多重光に含まれる光の波長に応じた異なる角分散を持ったほぼ平行な光に分光して出力する平板状の前記波長合分波フィルタを少なくとも２個具備し、更に、当該２個の平板状の波長合分波フィルタを２層に積み重ねるように配置すると共に、当該２層に配置された波長合分波フィルタの各々の出力端近傍に、前記波長合分波フィルタから出力される光を前記基板の主面に対して垂直な方向にコリメートするように配置された垂直方向コリメートレンズと、当該垂直方向コリメートレンズを通過した前記二つの波長合分波フィルタからの出力光について、異なる二つの波長合分波器から出力される光であっても同じ波長の光については同じ位置であって且つ各波長毎にはその角分散に応じた互いに異なる位置に集光するように構成され配置された少なくとも１個の集光レンズと前記波長合分波フィルタにより生成された角分散に応じて前記集光レンズで集光される各波長の光の集光位置に各々１個づつ配置された反射ミラーで、前記波長合分波フィルタから出力された各波長毎の光を前記基板の主面とは垂直な方向に波長毎に独立に反射し且つ反射方向を偏向可能な前記反射ミラーを有する構成とする。
【００８１】
さらに、本発明の光機能デバイスは、入力端を有するスラブ導波路と、波長分割多重光を前記スラブ導波路から入力したときに、前記波長分割多重光を構成する各波長に応じて角分散を生ずるようにそれぞれの光路長の差が設定されている複数のチャネル導波路と、を有する第１および第２の波長合分波フィルタを、２層に積み重ねるように配置した波長合分波ユニットと、前記第１の波長合分波フィルタのチャネル導波路から出力される角分散を生じた或る波長の光と、前記第２の波長合分波フィルタのチャネル導波路から出力される角分散を生じた同一波長の光とを、同じ位置に集束させる光学手段と、前記同一波長の光が集束する位置に配置され、前記第１の波長合分波フィルタから出力される光を反射し、その反射方向を前記第１の波長合分波フィルタの光の出力方向と、前記第２の波長合分波フィルタの光の出力方向とに制御可能な光反射手段とを有する構成とする。
【００９８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の基本的な作用を説明する図である。
【００９９】
図１において、本発明にかかる光機能デバイスである合分波器２０は、入力スラブ導波路４、この入力スラブ導波路４に光を入力する入力端としての入力導波路３、出力端を持つ出力スラブ導波路６、および入力スラブ導波路４から光が入力され、出力スラブ導波路６へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５から構成される。
【０１００】
図２は、図１において入力導波路３側から光を入射し、ミラー８０１で反射し、再び入力導波路まで戻す光学装置を構成した場合の、光の波長に対する損失を示す図であり、図２の（ｃ）に例示するようにフラットトップで且つ低損失な特性となる。なお図２の（ａ）は図４９に示したガウス型の透過特性である。
【０１０１】
図２（ｃ）のような透過特性が得られるのは、図１における合分波器２０では、それぞれの波長の光を入力して出力端に導くためのチャネル導波路（図４７における６１０に相当する）を設けていないためである。
【０１０２】
先に説明したように、出力端側のチャネル導波路はスペクトルの一部を切り取り、特定の波長の光を導くものである。そのスペクトルを切り取る際、低損失にしようとすれば透過特性がガウス型になり、透過特性をフラットトップにしようとすれば挿入損失が増加するという問題があった。
【０１０３】
これに対して、本発明を適用した合分波器には出力端側のチャネル導波路が存在しないため、合分波器から出力される光は極めて広い帯域を有する。
【０１０４】
図１において帯域を決めるのは、ミラー８０１である。そして反射される光の帯域はミラー８０１の幅（図１においては紙面での上下の幅）に比例する。
【０１０５】
なお、ミラーの場合には、集光された光のスポットがミラーの有効部に入っている限り低損失になる。そのため図２の（ｃ）のようにフラットトップで且つ低損失な透過特性が得られることになる。
【０１０６】
以上のように本発明にかかる光機能デバイスとしての合分波器を用いることにより、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られる効果を生ずる。また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイス、例えば波長選択スイッチ用の波長合分波フィルタが実現できる。
【０１０７】
なお、図１において、ミラー８０１に替えて他の光学デバイス、たとえば光電変換素子等を配置した場合でも、出力端側のチャネル導波路が存在しないため、前記効果を奏することは明らかである。
【０１０８】
また、本実施例において、出力スラブ導波路６を設けているのは、非隣接クロストークを低く抑えるように、各チャネル導波路の長さ誤差を低減するためである。
【０１０９】
すなわち、製造過程において、出力スラブ導波路６を設けずにチャネル導波路アレイ５の部分で切断した場合、隣り合うチャネル導波路間で切断面の角度にずれがあると、これがそのままチャネル導波路の長さのばらつきとなる。
【０１１０】
しかし、短い出力スラブ導波路６を設けることで、チャネル導波路アレイ５のところで切断する必要はなくなるため、コア加工時に用いるフォトマスクの精度でチャネル導波路の長さのばらつきを抑えることができる。
【０１１１】
このような理由から図１の構成には出力スラブ導波路６を備えた構成としたが、出力スラブ導波路６がなく、チャネル導波路アレイ５の出力端をその端面とする合分波器であっても、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られる効果を生じ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイス、例えば波長選択スイッチ用の波長合分波フィルタが実現できることは明らかである。
【０１１２】
（第１実施例）図３は本発明にかかる光機能デバイスの一例で、波長合分波フィルタの構成例であり、図３（a）は波長合分波フィルタの平面図、図３（b）は波長合分波フィルタを図３（a）の点線Ａ−Ａで切断した断面図、図３（c）は波長合分波フィルタを図３（a）の点線Ｂ−Ｂで切断した断面図、図３（d）は波長合分波フィルタを図３（a）の点線Ｃ−Ｃで切断した断面図である。
【０１１３】
本発明にかかる波長合分波フィルタは、例えば図３（ｂ）に示すように、平板状基板１００と、その主平面上に形成した光導波路２００により構成される。ここに平板状基板１００の主平面とは、例えば図３（ｂ）の平板状基板１００において、光導波路２００と接している面である。
【０１１４】
光導波路２００はクラッド２０１と、クラッド２０１で周囲が取り囲まれ、クラッドより屈折率が高いコア２０２とにより構成される。但し、導波路端面２０３及び導波路端面２０４に限ってはコア２０２が露出している。
【０１１５】
そして、図３（ａ）において、波長合分波フィルタを構成する光導波路２００は、そのコアの形状（以降コアパターンという）に入力スラブ導波路４、この入力スラブ導波路４に光を入力する入力端としての入力導波路３、出力端を持つ出力スラブ導波路６、および入力スラブ導波路４から光が入力され、出力スラブ導波路６へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５を含む。
【０１１６】
なお、図３（a）の光導波路２００におけるコアパターンはクラッド２０１中に埋め込まれているが、便宜上、点線ではなく実線で示している。以下平面図については同様に埋め込まれた層であっても実線で示すが、実際には図３（b）、図３（c）及び図３（d）のようにコア２０２はクラッド２０１に埋め込まれている。
【０１１７】
また、図３（ｂ）のコア２０２は入力導波路３に、図３（c）のコア２０２は入力スラブ導波路４にそれぞれ対応し、図３（d）のコア２０２は出力スラブ導波路６に対応する。
【０１１８】
図３（ａ）に例示する波長合分波フィルタの入力スラブ導波路４とチャネル導波路アレイ５の境界をチャネル導波路アレイ５の入力開口５０１と定義すると、チャネル導波路アレイ５の入力開口５０１は入力導波路３と入力スラブ導波路４の接続点４００を中心に描いた半径Ｒの円弧４０１上に位置している。
【０１１９】
さらに入力導波路３と入力スラブ導波路４の接続点４００は円弧４０１を構成する円のローランド円上にあり、入力スラブ導波路４の境界４０２は、このローランド円の一部である。ここにローランド円とはその円弧が半径Ｒの円の中心上を通る半径Ｒ／２の円のことである。
【０１２０】
なおこのローランド円上であれば図示した位置４００以外にも入力導波路３を配置可能である。
【０１２１】
さらに、チャネル導波路アレイ５と出力スラブ導波路６の境界をチャネル導波路アレイ５の出力開口５０２と定義すると、チャネル導波路アレイ５の出力開口５０２は図示したように直線状に配列されており、出力スラブ導波路６を構成するコアと、チャネル導波路アレイ５を構成するコアおよびクラッド２０１との境界６０１は直線状に構成されている。
【０１２２】
加えてチャネル導波路アレイ５は、隣り合うチャネル導波路のコアパターンの入力開口から出力開口までの光路長の差が一定になるようにその長さが調節されて形成されている。
【０１２３】
この光路長の差は、波長分割多重光を、入力端としての入力導波路３から入力したときに、前記波長分割多重光を構成する各波長に応じて角分散を生ずるように設定されている。
【０１２４】
図４は本発明にかかる波長合分波フィルタの端面の一例を示す。
【０１２５】
図４（a）は入力導波路側の導波路端面２０３の構成例、図４（b）は出力スラブ導波路側の導波路端面２０４の構成例である。いずれも平板状基板１００の端面と同一面になるように導波路端面を形成してある。一般に入力導波路側の導波路端面２０３には光ファイバを接続する。
【０１２６】
なお、光ファイバや導波路に戻る導波路端面における反射光を減衰させる必要がある場合には、導波路端面を光ファイバや導波路に対して垂直な面から傾斜させても良い。
【０１２７】
つぎに、本実施例の波長合分波フィルタの具体的な構成について記述する。
例えば厚さ１ｍｍのシリコン基板（平板状基板１００に相当する）上にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等を用い、厚さ２０μｍのクラッド用シリカガラスと厚さ6μｍのコア用シリカガラスを堆積する。
【０１２８】
その上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィープロセスによりほぼコアパターンと同様の形状のフォトレジストパターンを形成する。次いでフォトレジストパターンをマスクとして反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）を行い、コアパターンを形成する。
【０１２９】
この工程を経ると、コア２０２は、入力導波路３、入力スラブ導波路４、チャネル導波路アレイ５及び出力スラブ導波路６の各コアパターンだけを残し除去される。
【０１３０】
次いでＣＶＤ法等を用い、コアパターン上に厚さ２０μｍのクラッド用シリカガラスを堆積する。次いで半導体デバイスの切断等に用いる切断機（ダイシングマシーン）で切断すると同時に導波路端面２０３及び２０４を形成する。以上により本実施例の波長合分波フィルタが形成される。
【０１３１】
具体的寸法は、入力導波路３の幅が6μｍ、長さが５ｍｍ、入力スラブ導波路４とチャネル導波路アレイ５との境界の半径Ｒが１７ｍｍ、チャネル導波路アレイ５を構成するチャネル導波路の幅が6μｍ、隣り合うチャネル導波路の入力開口から出力開口までの実効的光路長の差が４５μｍ、各チャネル導波路のコアパターンの入力開口及び出力開口の間隔が１４μｍである。コアの厚さは全て６μｍ、コアとクラッドの比屈折率差は０．８％である。
【０１３２】
なお平板状基板１００には石英ガラスや硼珪酸ガラス等の他の材料を用いても良い。
【０１３３】
また、光導波路はＣＶＤ法以外の製法やシリカガラス以外の材料、例えばＦＨＤ（Flame Hydolysis Deposition）法で形成するシリカガラス材料や、コーティング法で形成するプラスチック材料であっても良い。
【０１３４】
このように構成された波長合分波フィルタで図１に例示する光学系を構成し、ミラー８０１で反射したときの測定されたスペクトルが図２の（ｃ）に例示したものである。
【０１３５】
図１において、レンズ１２の焦点距離を５８ｍｍ、ミラー８０１の反射面の幅を１００μｍとしたとき、損失が最小から０．５ｄＢ増加するスペクトル幅が０．８ｎｍであった。
【０１３６】
また、ミラー８０１の反射面の幅を５０μｍとしたとき、損失が最小から０．５ｄＢ増加するスペクトル幅が０．４ｎｍであった。このときの挿入損失は６ｄＢであった。
【０１３７】
これは、例えば図４７に例示する従来のＡＷＧを用いた場合にくらべ、損失（１２ｄＢ）が２分の１に低減される効果が得られたことを示している。
【０１３８】
このように、本実施例の合分波器によれば、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイス、例えば波長選択スイッチ用の波長合分波フィルタが実現できる。
【０１３９】
なお、本実施例において、導波路の寸法、レンズ等光学部品の焦点距離等の具体的数値を記したが、これらの数値によらずに本実施例の構成を適用した場合でも本発明の効果が得られることは明白である。
【０１４０】
（第２実施例）図５および図６は本発明にかかる光機能デバイスの一実施例であり、図５は周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル（ｃｈ）多重の波長分割多重光に適用する波長選択スイッチの平面図を示し、図６はその側面図を示す。
【０１４１】
図７は、図５の部分Ａの拡大図であり、周波数間隔１００ＧＨｚ（１．５μｍ帯域において、波長間隔約０．８ｎｍに相当する）で波長多重された光がチャネル導波路アレイ５から出射されたときの各波長の光の出射方向を模式的に示している。
【０１４２】
図５および図６において、ヒータ２２上に実装した熱伝導フィン１０の上に、周波数間隔１００ＧＨｚ用の第１の合分波器２０および第２の合分波器２１を上下に２枚実装してある。
【０１４３】
これらの合分波器２０および２１は同一の構成であり、入力スラブ導波路４、この入力スラブ導波路４に光を入力する入力端としての入力導波路３、および入力スラブ導波路４から光が入力される、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５から構成される。
【０１４４】
周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル多重の波長分割多重光が第１の合分波器２０の入力導波路３に入射すると、入力スラブ導波路４を自由伝搬し、チャネル導波路アレイ５に到達して光結合するため、入力光のパワーはチャネル導波路アレイ５を構成する各チャネル導波路に分配される。
【０１４５】
そして、チャネル導波路アレイ５を構成する各チャネル導波路中の光はその波長に対応した位相のずれを生じてその出力端から出力され、干渉によって図７に示すように、各波長に応じた角分散方向に平行光として出射する。
【０１４６】
このようにしてチャネル導波路アレイ５により各波長に分波された光は、シリンドリカルレンズ１１に導かれて、垂直方向（図６における紙面の上下方向に相当する）に対して平行光となる。
【０１４７】
このことは、第２の合分波器２１に波長分割多重光を入射した場合も同様である。
【０１４８】
そして、第１の合分波器２０により角分散を生じた各波長の光を角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段、および第２合分波器２１により角分散を生じた各波長の光を角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段としてのレンズ１２を設ける。
【０１４９】
さらに、このレンズ１２は、第１の合分波器２０により角分散を生じた或る波長の光と、第２の合分波器２１により角分散を生じた同一波長の光とが集束する位置が一致するように配置する。
【０１５０】
そして、前記角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも１箇所に設ける光反射手段として、複数のミラーからなるミラーアレイ１３を配置し、第１の合分波器により分波された各波長の光を入射させる。
【０１５１】
ミラーアレイ１３には、分波された各波長に対応した４０個のミラーが配置されており、必要に応じて各ミラーの角度を調節し、第１の合分波器２０からの光を第１の合分波器２０へ戻すか、または第２の合分波器２１へと反射させる。
【０１５２】
すなわち、第１の合分波器２０に入射させた波長分割多重光のうち、スイッチングを行わない波長の光については、その波長に対応する位置のミラーの反射角度を第１の合分波器２０からの光が第１の合分波器２０に戻るように調節する。
【０１５３】
一方、スイッチングを行う波長の光については、その波長に対応する位置のミラーの反射角度を第１の合分波器２０からの光が第２の合分波器２１へ導かれるように調節する。このとき、第２の合分波器２１からの同一波長の光はこのミラーで反射して第１の合分波器２０へ導かれることとなる。
【０１５４】
このようにして、第１の合分波器２０に入射した波長分割多重光のうち、所望の波長の光を抜き取って（Drop）第２の合分波器２１に導き、かつ、第２の合分波器２１に入射した波長分割多重光のうち、前記抜き取った波長と同一波長の光を追加（Add）して、波長分割多重光として前記第１の合分波器２０に戻すことができる光機能デバイスである波長選択スイッチの機能を果たす。
【０１５５】
なお、合分波器２０、合分波器２１の入力導波路３では光の入力および出力が行われるが、入力光と出力光を分離するための光学手段、例えば第１のポートに入力した光を第２のポートに出力し、前記第２のポートに入力した光を第３のポートに出力する光学手段として、例えば光サーキュレータを各合分波器の入力導波路３の入力端に配置しても良い。このことは他の実施例についても同様である。
【０１５６】
このように、本実施例によれば、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしての波長選択スイッチが実現できる。
【０１５７】
ここで、各合分波器２０、２１はシリコン基板上に石英系導波路（比屈折率差０．８％）を用いて作製してある。
【０１５８】
また、入力導波路３の入力端とチャネル導波路アレイ５の出力端とは９０度の角度をなすように設計してあり、図７に示すように、この出力端で各チャネル導波路が平行に並ぶように作製してある。
【０１５９】
図５において、チャネル導波路アレイ５を構成するチャネル導波路の数は約３００であり、図７において、チャネル導波路アレイ５の出力端での各チャネル導波路間の間隔ｄは１４μmである。このときチャネル導波路アレイ５側の出力端より出射される回折光のチャネル（ｃｈ）間の回折角度差は０．００１７ｒａｄ／ｃｈである。シリンドリカルレンズ１１の直径は２ｍｍであり、焦点距離は約１０ｍｍである。
【０１６０】
レンズ１２は、焦点距離ｆが約５８．３ｍｍであり、チャネル導波路アレイ５の出力端より焦点距離ｆ離れた位置に実装してある。その有効直径は９ｍｍである。
【０１６１】
さらに、ミラーアレイ１３はレンズ１２からシリンドリカルレンズ１１とは反対側で、焦点距離ｆ離れたところに実装してある。
【０１６２】
図８はミラーアレイ１３の構成例である。
【０１６３】
図８において、(a)は平面図、(b)は(a)の右側から見た側面図であり、ミラーはｃｈ１からｃｈＮまでほぼ一定のピッチＰでＮ個並んでいる。本実施例において、Ｎは４０である。また、各ミラーは図８（ｂ）の側面図に例示するように電気的に制御して傾斜させることができる。ミラー８０１のピッチＰは１００μｍ、反射面８１１のサイズは５０μｍ×５０μｍである。
【０１６４】
図６において、熱伝導フィン１０の合分波器搭載部の厚みｄ１、ｄ２はそれぞれ１ｍｍであり、合分波器搭載部間の距離ｄ３は５ｍｍである。このため２枚の合分波器２０、２１は垂直方向に６ｍｍ離れて実装されることとなる。
【０１６５】
そして合分波器２０からの光を合分波器２０へ戻す場合と、合分波器２１に導く場合とのミラー振れ角αは０．１２ｒａｄである。
【０１６６】
なお、本実施例において波長分割多重光を合分波器２０に入力し、各波長に分波された光がミラーアレイ１３を構成する各波長に対応したミラーで反射して合分波器２１に導かれるように構成し、合分波器２１に導かれる光の量をミラーの反射角度を調節することによって、波長分割多重光を構成する各波長の光の強度を独立に変えることができる。
【０１６７】
すなわち、本実施例の構成で周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル多重の波長分割多重光に対応した、チャネル（波長）毎の光パワーレベルをダイナミックに制御する装置（以下このような装置をダイナミックゲインイコライザ、略してＤＧＥＱという）が実現できる。
【０１６８】
また、この構成のＤＧＥＱでは波長分割多重光の入力は合分波器２０、出力は合分波器２１となるため、前記入力光と出力光を分離するための光学手段、例えば光サーキュレータは不要である。
【０１６９】
なお、本発明に係る合分波器を用いて構成された波長選択スイッチの他の実施例においても、各波長に対応するミラーの角度を適切に調節することでＤＧＥＱとしての利用が可能であることは明白である。
【０１７０】
（第３実施例）図９および図１０は本発明にかかる光機能デバイスの一実施例であり、図９は周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル（ｃｈ）多重の波長分割多重光に適用する波長選択スイッチの平面図を示し、図１０はその側面図を示す。
【０１７１】
図１１は、図９の部分Ａの拡大図であり、周波数間隔１００ＧＨｚ（１．５μｍ帯域において、波長間隔約０．８ｎｍに相当する）で波長多重された光が出力スラブ導波路６から出射されたときの各波長の光の出射方向を模式的に示している。
【０１７２】
本実施例は前記第２実施例と類似の構成であるが、合分波器を搭載する熱伝導フィンを設けずにヒータ２２に合分波器を直接搭載したこと、およびチャネル導波路アレイ５の入力スラブ導波路４とは反対側の端に、出力端を有する短い出力スラブ導波路６を設けたことが異なる。
【０１７３】
具体的には、図９および図１０において、ヒータ２２の両面に周波数間隔１００ＧＨｚ用の第１の合分波器２０および第２の合分波器２１をそれぞれ実装し、ヒータ２２は支柱１６により支えている。
【０１７４】
そして、これらの合分波器２０および２１は同一の構成であり、入力スラブ導波路４、この入力スラブ導波路４に光を入力する入力端としての入力導波路３、出力端を持つ出力スラブ導波路６、および入力スラブ導波路４から光が入力され、出力スラブ導波路６へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５から構成される。
【０１７５】
ここで、本実施例では出力スラブ導波路の長さは５００μｍである。
【０１７６】
本実施例においても、前記第２実施例と同様に第１の合分波器２０に入射した波長分割多重光のうち、所望の波長の光を抜き取って（Drop）第２の合分波器２１に導き、かつ、第２の合分波器２１に入射した波長分割多重光のうち、前記抜き取った波長と同一波長の光を追加（Add）して、波長分割多重光として前記第１の合分波器２０に戻すことができる光機能デバイスである波長選択スイッチの機能を果たす。
【０１７７】
このように、本実施例によれば、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしての波長選択スイッチが実現できる。
【０１７８】
さらに本実施例では合分波器をヒータに直接実装することにより、前記第２実施例よりも構成部品数が少なく、より薄い波長合分波フィルタ部をもつ波長選択スイッチが実現できる。
【０１７９】
また、出力スラブ導波路６を設けたことにより、コア加工時に用いるフォトマスクの精度でチャネル導波路の長さばらつきを抑えることができ、非隣接クロストークを低く抑えることができる。
【０１８０】
（第４実施例）図１２および図１３は本発明にかかる光機能デバイスの一実施例であり、図１２は周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル（ｃｈ）多重の波長分割多重光に適用する波長選択スイッチの平面図を示し、図１３はその側面図を示す。
【０１８１】
本実施例は前記第３実施例と類似の構成であり、光信号の入力導波路３への入力端面と出力スラブ導波路６からの出力端面が平行であるように構成されている点が異なる。
【０１８２】
本実施例においても、前記第２実施例と同様に、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしての波長選択スイッチが実現できる。
【０１８３】
さらに本実施例では合分波器をヒータに直接実装することにより、前記第２実施例よりも構成部品数が少なく、より薄い波長合分波フィルタ部をもつ波長選択スイッチが実現できる。
【０１８４】
また、出力スラブ導波路６を設けたことにより、コア加工時に用いるフォトマスクの精度でチャネル導波路の長さばらつきを抑えることができ、非隣接クロストークを低く抑えることができる。
【０１８５】
（第５実施例）図１４および図１５は本発明にかかる光機能デバイスの一実施例であり、図１４は周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル（ｃｈ）多重の波長分割多重光に適用するＤＧＥＱの平面図を示し、図１５はその側面図を示す。
【０１８６】
本実施例のＤＧＥＱは、前記第４実施例の波長選択スイッチの構成のうち合分波器の一方のみを用い、各波長に対応したミラーの角度を変化させ、合分波器に戻す光の強度を調整するように構成したものである。
【０１８７】
図１４および図１５において、ヒータ２２上に周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル用の合分波器２０を実装してある。
【０１８８】
この合分波器２０は、入力スラブ導波路４、この入力スラブ導波路４に光を入力する入力端としての入力導波路３、出力端を持つ出力スラブ導波路６、および入力スラブ導波路４から光が入力され、出力スラブ導波路６へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５から構成される。
【０１８９】
ここで、本実施例では出力スラブ導波路の長さは５００μｍである。
【０１９０】
周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル多重の波長分割多重光が合分波器２０の入力導波路３に入射すると、入力スラブ導波路４を自由伝搬し、チャネル導波路アレイ５に到達して光結合するため、入力光のパワーはチャネル導波路アレイ５を構成する各チャネル導波路に分配される。
【０１９１】
そして、チャネル導波路アレイ５を構成する各チャネル導波路中の光はその波長に対応した位相のずれを生じてその出力端から出力され、干渉によって各波長に応じた角分散方向に平行光として出射する。
【０１９２】
このようにしてチャネル導波路アレイ５により各波長に分波された光は、シリンドリカルレンズ１１に導かれて、垂直方向（図１５における紙面の上下方向に相当する）に対して平行光となる。
【０１９３】
そして、合分波器２０により角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段としてのレンズ１２を設ける。
【０１９４】
さらに、前記角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に設ける光反射手段としての複数のミラーからなるミラーアレイ１３を配置し、合分波器２０により分波された各波長の光を入射させる。
【０１９５】
ミラーアレイ１３には、図８に示したように、分波された各波長に対応した４０個のミラーが配置されている。このミラーで光を反射させ、必要に応じて各ミラーの角度を調節し、合分波器２０の出力スラブ導波路６の出力端へ全ての光を同じ光路で戻すか、または出力スラブ導波路６の出力端に戻る光の量が少なくなるようにする。このように戻す光の量はミラーの角度により調節できる。
【０１９６】
したがって、例えば反射面の角度を電気的に制御できるミラーを用いることにより、合分波器２０に入射させた波長分割多重光について、各波長の光の強度を独立に、ダイナミックに減衰できるＤＧＥＱとして機能する。
【０１９７】
このように、本実施例によれば、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしてのＤＧＥＱが実現できる。
【０１９８】
（第６実施例）図１６および図１７は本発明にかかる光機能デバイスの一実施例であり、図１６は周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル多重の波長分割多重光に適用する波長選択スイッチの平面図を示し、図１７はその側面図を示す。
【０１９９】
本実施例は前記第２実施例と類似の構成であり、レンズ１２とミラーアレイ１３との間に、光路を９０度変換する手段として４５度ミラー１５を挿入し、合分波器２０および２１の実装面とミラーアレイ１３の実装面とが平行となるように構成したこと、および合分波器の射出端部分に短い出力スラブ導波路６を設けたことが異なる。
【０２００】
本実施例においても、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしての波長選択スイッチが実現できる。
【０２０１】
さらに、本実施例によれば、レンズ１２とミラーアレイ１３との間の光路を４５度ミラー１５によって９０度変えているため、長手方向の寸法を短くでき、また合分波器２０および２１の実装面とミラーアレイ１３の実装面とが平行となるように構成しているため、例えば図１７において、ヒータ２２とミラーアレイ１３とを同一の基板上に効率的に実装することもできる。
【０２０２】
また、出力スラブ導波路６を設けたことにより、コア加工時に用いるフォトマスクの精度でチャネル導波路の長さばらつきを抑えることができ、非隣接クロストークを低く抑えることができる。
【０２０３】
（第７実施例）図１８および図１９は本発明にかかる光機能デバイスの一実施例であり、図１８は周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル多重の波長分割多重光に適用する波長選択スイッチの平面図を示し、図１９はその側面図を示す。
【０２０４】
本実施例は前記第４実施例と類似の構成であり、レンズ１２とミラーアレイ１３との間に、光路を９０度変換する素子として４５度ミラー１５を挿入し、合分波器２０および２１の実装面とミラーアレイ１３の実装面とが平行となるように構成したことが異なる。
【０２０５】
本実施例においても、前記第４実施例と同様に、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしての波長選択スイッチが実現できる。
【０２０６】
さらに、本実施例によれば、レンズ１２とミラーアレイ１３との間の光路を９０度変えているため、長手方向の寸法を短くでき、また合分波器２０および２１の実装面とミラーアレイ１３の実装面とが平行となるように構成しているため、例えば図１７において、ヒータ２２とミラーアレイ１３とを同一の基板上に効率的に実装することもできる。
【０２０７】
また、出力スラブ導波路６を設けたことにより、コア加工時に用いるフォトマスクの精度でチャネル導波路の長さばらつきを抑えることができ、非隣接クロストークを低く抑えることができる。
【０２０８】
（第８実施例）図２０および図２１は本発明にかかる光機能デバイスの一実施例であり、図２０は周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル多重の波長分割多重光に適用するＤＧＥＱの平面図を示し、図２１はその側面図を示す。
【０２０９】
本実施例は前記第５実施例と類似の構成であり、レンズ１２とミラーアレイ１３との間に、光路を９０度変換する素子として４５度ミラー１５を挿入し、合分波器２０の実装面とミラーアレイ１３の実装面とが平行となるように構成したことが異なる。
【０２１０】
本実施例においても、前記第５実施例と同様に、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしてのＤＧＥＱが実現できる。
【０２１１】
さらに、本実施例によれば、レンズ１２とミラーアレイ１３との間の光路を４５度ミラー１５によって９０度変えているため、長手方向の寸法を短くでき、また合分波器２０の実装面とミラーアレイ１３の実装面とが平行となるように構成しているため、例えば図２１において、ヒータ２２とミラーアレイ１３とを同一の基板上に効率的に実装することもできる。
【０２１２】
また、出力スラブ導波路６を設けたことにより、コア加工時に用いるフォトマスクの精度でチャネル導波路の長さばらつきを抑えることができ、非隣接クロストークを低く抑えることができる。
【０２１３】
（第９実施例）図２２および図２３は本発明にかかる光機能デバイスの一実施例であり、図２２は周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル多重の波長分割多重光に適用する波長選択スイッチの平面図を示し、図２３はその側面図を示す。なお、図２２および図２３において、光サーキュレータ３０、３１およびフィルタ３２、３３は模式的に表してある。
【０２１４】
図２２および図２３において、光サーキュレータ３０、３１は、第１のポート（ａ）に入力した光を第２のポート（ｂ）に出力し、前記第２のポート（ｂ）に入力した光を第３のポート（ｃ）に出力する光学手段の一例である。
【０２１５】
図２２において、周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネルの波長分割多重光を光サーキュレータ３０のポートａ（ＩＮポート）から入力すると、ポートｂを経由してフィルタ３２に到達する。
【０２１６】
また、前記波長分割多重光に追加する波長の光から成る波長分割多重光を光サーキュレータ３１のポートａ（ＡＤＤポート）から入力すると、ポートｂを経由してフィルタ３３に到達する。
【０２１７】
ここで、フィルタ３２、３３は、周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネルの波長分割多重光を入出力端ｄから入力すると、短波長側２０チャネルの波長帯域の光が入出力端ｅから出力され、長波長側２０チャネルの波長帯域の光は入出力端ｆから出力され、逆に短波長側２０チャネルの波長帯域の光を入出力端ｅから、長波長側２０チャネルの波長帯域の光を入出力端ｆからそれぞれ入力すると、これら波長帯域の光が合波されて入出力端ｄから出力するように構成されている。
【０２１８】
そして、短波長側２０チャネルの波長分割多重光は、波長選択スイッチ４０に導かれてそれぞれ合分波器２０と合分波器２０の下方に実装されている合分波器２１によって各チャネルに分波され、ミラーアレイ１３を構成する各波長に対応したミラーの角度に従って合分波器２０または合分波器２１に導かれる。
【０２１９】
合分波器２０、合分波器２１に導かれた各波長の光は合波され、それぞれフィルタ３２とフィルタ３３を経由して、それぞれ光サーキュレータ３０のポートｃ（ＯＵＴポート）と光サーキュレータ３１のポートｃ（ＤＲＯＰポート）に出力される。
【０２２０】
一方、長波長側２０チャネルの波長分割多重光は、波長選択スイッチ４１に導かれて、それぞれ合分波器２４と合分波器２４の下方に実装されている合分波器２５によって各チャネルに分波され、ミラーアレイ１３を構成する各波長に対応したミラーの角度に従って合分波器２４または合分波器２５に導かれる。
【０２２１】
合分波器２４、合分波器２５に導かれた各波長の光は合波され、それぞれフィルタ３２とフィルタ３３を経由して、前述のそれぞれ合分波器２０、合分波器２１により合波された光と合波され、それぞれ光サーキュレータ３０のポートｃ（ＯＵＴポート）と光サーキュレータ３１のポートｃ（ＤＲＯＰポート）に出力される。
【０２２２】
ここで、波長選択スイッチ４０は入力光の帯域である周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネルの帯域のうち、短波長側２０チャネルの波長帯域の波長分割多重光に適用するように構成し、波長選択スイッチ４１は長波長側２０チャネルの波長帯域の波長分割多重光に適用するように構成したものであり、前記各波長選択スイッチのミラーアレイ１３は分波された各波長に対応したそれぞれ２０個のミラーが配置されている。
【０２２３】
このように、本実施例によれば、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしての波長選択スイッチが実現できる。
【０２２４】
さらに、本実施例によれば、１００ＧＨｚ、４０チャネルに適用する波長選択スイッチを周波数間隔１００ＧＨｚ、２０チャネルに適用する合分波器４個で構成できる。周波数間隔１００ＧＨｚ、２０チャネルに適用する合分波器は、周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネルに適用する合分波器に比べて高い回折次数の合分波器を使用できるため、回折角度を拡大することができ、レンズ１２の焦点距離ｆを短くすることが可能で、この焦点距離方向についての小型化が可能である。
【０２２５】
ここで、波長選択スイッチ４０、４１を構成する各合分波器は、入力スラブ導波路４、この入力スラブ導波路４に光を入力する入力端としての入力導波路３、出力端を持つ出力スラブ導波路６、および入力スラブ導波路４から光が入力され、出力スラブ導波路６へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５から構成される。
【０２２６】
なお、本実施例では出力スラブ導波路の長さは５００μｍである。
【０２２７】
そして、出力端でのチャネル導波路間隔は１４μｍである。このときチャネル導波路側出力端より出射される回折光のｃｈ間（周波数間隔１００ＧＨｚ）の回折角度差は０．００３４ｒａｄ/ｃｈ（回折次数６０）である。
【０２２８】
シリンドリカルレンズ１１の直径は２ｍｍであり、焦点距離は約１０ｍｍである。凸レンズの焦点距離は約２９．２ｍｍであり、合分波器出力端より焦点距離だけ離れた位置に実装してある。レンズの有効直径は９ｍｍである。
【０２２９】
なお、図２２において、各合分波器は出力スラブ導波路を持つ構成としているが、出力スラブ導波路がなく、チャネル導波路アレイが出力端となる構成においても同様の機能、効果を果たすのは明らかである。
【０２３０】
（第１０実施例）図２４および図２５は本発明にかかる光機能デバイスの一実施例であり、図２４は周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル多重の波長分割多重光に適用する波長選択スイッチの平面図を示し、図２５はその側面図を示す。
【０２３１】
図２４において、ヒータ２２の上面に２枚の周波数間隔１００ＧＨｚ、４０チャネル多重用の合分波器２０、２１を並べて実装する。
【０２３２】
実装した各合分波器は、入力スラブ導波路４、この入力スラブ導波路４に光を入力する入力端としての入力導波路３、出力端を持つ出力スラブ導波路６、および入力スラブ導波路４から光が入力され、出力スラブ導波路６へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５から構成される。
【０２３３】
なお、本実施例では出力スラブ導波路の長さは５００μｍである。
【０２３４】
波長多重信号光を合分波器２０に入力し、各波長に分波された光をシリンドリカルレンズ１１に入射させ、垂直方向を平行光にする。これをレンズ１２で集光し、その集光位置に配置したミラーアレイ１３に入射させる。
【０２３５】
このとき、４５度ミラー１５を用いて光を９０度曲げ、更に反射面を二つもつ２面４５度ミラー１７のうちの1面を用いて光を斜め下側に曲げて、下に実装したミラーアレイ１３に入射させる。
【０２３６】
ミラーアレイ１３には、各波長に対応して４０個のミラーが１００μｍピッチで配置されている。
【０２３７】
必要に応じて、ミラーの入射光に対する反射面の角度を変えて、これを２面４５度ミラー１７の、前記合分波器２０から光を入射させた面とは異なる反射面を用いて、４５度ミラー１８の方向に曲げ、この４５度ミラー１８で該当する波長の光を９０度曲げて合分波器２１へと入射させる。
【０２３８】
あるいは、ミラーの入射光に対する反射面の角度を変えて、入射光路と同じ光路を用いて該当する波長の光を合分波器２０へ戻す。
【０２３９】
ここで、各合分波器は前記第３実施例と同様の方法で別々に作製するか、もしくは、２つの合分波器を同一の平板状基板上に、同時に作製しても良い。
【０２４０】
本実施例においても、前記第４実施例と同様にフラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしての波長選択スイッチが実現できる。
【０２４１】
さらに本実施例によれば、合分波器２０と合分波器２１とを同一平面上に効率的に実装することができ、レンズ１２とミラーアレイ１３との間の光路を９０度変えているため、長手方向の寸法を短くできる。
【０２４２】
（第１１実施例）図２６は本発明に係る光機能デバイスの一実施例で、ＷＤＭ通信においてチャネル（波長）毎の光パワーレベルをダイナミックに制御できるＤＧＥＱである。
【０２４３】
図２６において、本実施例のＤＧＥＱは、第１のポート（ａ）に入力した光を第２のポート（ｂ）に出力し、前記第２のポート（ｂ）に入力した光を第３のポート（ｃ）に出力する光学手段としての光サーキュレータ３０を備えている。
【０２４４】
そして、本実施例の合分波器２０は、入力スラブ導波路４、この入力スラブ導波路４に光を入力する入力端としての入力導波路３、出力端を持つ出力スラブ導波路６、および入力スラブ導波路４から光が入力され、出力スラブ導波路６へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５から構成される。
【０２４５】
光サーキュレータ３０のＩＮポート（ポート（ａ））から波長分割多重光を入力すると、入力光は合分波器２０により角分散を生じて各波長に分波され、シリンドリカルレンズ８０３、前記角分散を生じた各波長の光を角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段としてのレンズ８０４、及び光路を変更する手段としてのミラー８０５、８０６で構成される光学系により、各波長に対応した複数のミラー８０１上に集束される（以下この光の経路を往路と言う）。
【０２４６】
ここでミラー８０１の角度を、反射面が入射光に対してほぼ垂直になるよう調節すると、反射面が入射光に対して正確に垂直なときミラー８０１で反射された光は往路と同じ経路を逆送し、光サーキュレータ３０のＯＵＴポートから出力される（これを復路と言う）光の損失が最小となり、この角度からずれると、ずれが大きくなるほど復路を経由して光サーキュレータ３０のＯＵＴポートから出力される光の強度が小さくなる。
【０２４７】
このように、入射させた波長分割多重光を構成する各波長の光の強度をミラー８０１の角度を調節することで制御できる装置、即ちＤＧＥＱが実現できる。
【０２４８】
本実施例によれば、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしてのＤＧＥＱが実現できる。
【０２４９】
つぎに本実施例のＤＧＥＱの具体的な構成を説明する。
【０２５０】
図２６において、合分波器２０の先端に硼珪酸ガラス製のブロック（ヤトイ）を張り合わせた後、焦点距離１０ｍｍのシリンドリカルレンズ８０３を張り合わせ、出力光の上下方向を平行光とする。
【０２５１】
レンズ８０４を、その焦点が合分波器２０のチャネル導波路アレイ５用のコアパターンと出力スラブ導波路６用のコアパターンの境界に一致するよう配置する。ミラー８０５と８０６で光路を曲げ、レンズ８０４のもう一方の焦点に、図８に例示するミラー８０１を複数配置したミラーアレイ１３を設ける。
【０２５２】
入力導波路３側には、硼珪酸ガラス製のブロック（ヤトイ）と硼珪酸ガラス製のブロックで挟んだシングルモードファイバを介して光サーキュレータ３０を接続する。
【０２５３】
なお、図２６においては便宜上、分波された３波長の光についてその光路を示し、ミラー８０１もこれに対応する３個のみ示したが、分波する波長の数、ミラー８０１の数はこれに限るものでないことは明白である。
【０２５４】
（第１２実施例）図２７は本発明に係る光機能デバイスの一実施例で、ＷＤＭ通信における波長分散補償器である。
【０２５５】
図２７に示す波長分散補償器の構成は、図２６に示すＤＧＥＱの構成とほぼ等しく、異なるのはミラーアレイ１３を構成する各ミラーが図８に示したものとは異なる点である。
【０２５６】
すなわち、図２７に示すミラーアレイ１３は、合分波器２０により角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に設けられ、その反射面の法線方向の位置が異なる光反射手段として配置されたものである。
【０２５７】
図２８は、図２７におけるミラーアレイ１３を構成するミラー８２１の構成例で、図２８（ａ）は全体の構成図、図２８（ｂ）は図２８（ａ）のミラーを反射面の中央で切断し、Ａの方向から見た断面を模式的に示した図である。
【０２５８】
図２８において、ミラー８２１は複数のミラーエレメント８２２からなり、各ミラーエレメントはその反射面がその法線方向に移動可能である。例えばミラーエレメント８２２ａではその反射面が平らな状態であり、ミラーエレメント８２２ｂでは反射面が凹となった状態であり、反射面が法線方向に移動したことになる。
【０２５９】
この凹となったときの沈み込みの量、すなわち反射面の法線方向の移動量を制御し、例えば図２８（ｂ）に例示するように制御する。
【０２６０】
図２７において、本実施例の波長分散補償器は、第１のポート（ａ）に入力した光を第２のポート（ｂ）に出力し、前記第２のポート（ｂ）に入力した光を第３のポート（ｃ）に出力する光学手段としての光サーキュレータ３０を備えている。
【０２６１】
そして、本実施例の合分波器２０は、入力スラブ導波路４、この入力スラブ導波路４に光を入力する入力端としての入力導波路３、出力端を持つ出力スラブ導波路６、および入力スラブ導波路４から光が入力され、出力スラブ導波路６へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５から構成される。
【０２６２】
光サーキュレータ３０のＩＮポート（ポート（ａ））から波長分割多重光を入力すると、入力光は合分波器２０により角分散を生じて各波長に分波され、シリンドリカルレンズ８０３、前記角分散を生じた各波長の光を角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段としてのレンズ８０４、及び光路を変更する手段としてのミラー８０５、８０６で構成される光学系により、各波長に対応した複数のミラー８２１上に集束される（以下この光の経路を往路と言う）。
【０２６３】
このとき集束された各波長の光は一定の波長帯域を有しており、その中心波長をλとすると、λよりわずかに波長の短い波長λ−Δλの光およびλよりわずかに長い波長λ＋Δλの光も合分波器によって角分散を生じ、その波長に応じて波長λの光とは別の位置に集束される。
【０２６４】
そして、複数のミラーエレメント８２２が合分波器によって角分散を生ずる方向（図２８（ｂ）におけるｘ軸方向）に並ぶように配置し、前記波長帯域内の各波長の光について、その光軸方向の距離が異なるように各ミラーエレメント８２２を制御することによって、前記波長帯域内の各波長での遅延時間を制御することができ、波長分散補償器としての機能が実現される。
【０２６５】
本実施例によれば、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしての波長分散補償器が実現できる。
【０２６６】
なお、本発明に係る合分波器を用いて構成されたＤＧＥＱの実施例において、分波された各波長に対応するミラーを図２８に例示する構成のものとすることによって波長分散補償器としての利用が可能であることは明白である。
また、図２７においては便宜上、分波された３波長の光についてその光路を示し、ミラー８２１もこれに対応する３個のみ示したが、分波する波長の数、ミラー８２１の数はこれに限るものでないことは明白である。
【０２６７】
（第１３実施例）図２９は本発明に係る光機能デバイスの一実施例で、ＷＤＭ通信におけるチャネル（波長）毎の光パワーレベルのモニタ装置（以下このような装置をオプティカルパフォーマンスモニタ、略してＯＰＭという）である。
【０２６８】
図２９に示すＯＰＭは、図２６に示すＤＧＥＱのミラーアレイ１３を光電変換手段としての光電変換素子５０を複数備えた光電変換素子アレイ５１に置き換え、光サーキュレータ３０を除いた構成であり、この部分以外は図２６に示す構成と同一ある。
【０２６９】
図２９において、合分波器２０は、入力スラブ導波路４、この入力スラブ導波路４に光を入力する入力端としての入力導波路３、出力端を持つ出力スラブ導波路６、および入力スラブ導波路４から光が入力され、出力スラブ導波路６へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５から構成される。
【０２７０】
さらに、合分波器２０により角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に設けられる光電変換手段としての光電変換素子５０を配置する。
【０２７１】
入力導波路３から波長分割多重光を入力すると、入力光は合分波器２０により角分散を生じて各波長に分波され、シリンドリカルレンズ８０３、前記角分散を生じた各波長の光を角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段としてのレンズ８０４、及び光路を変更する手段としてのミラー８０５、８０６で構成される光学系により、各波長に対応した複数の光電変換素子５０上に集束され、波長毎の光パワーレベルをモニタでき、ＯＰＭとしての機能を果たす。
【０２７２】
本実施例において光電変換素子アレイ５１は、受光部のピッチが１００μｍ、受光部の直径が５０μｍである。
【０２７３】
本実施例によれば、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしてのＯＰＭが実現できる。
【０２７４】
さらに、第１１実施例に示したＤＧＥＱの各構成要素のほとんどを共通に利用して作成できる。
【０２７５】
なお、図２９においては便宜上、分波された３波長の光についてその光路を示し、光電変換素子５０もこれに対応する３個のみ示したが、分波する波長の数、光電変換素子５０の数はこれに限るものでないことは明白である。
【０２７６】
（第１４実施例）図３０は本発明に係る光機能デバイスの一実施例で、ＷＤＭ通信における波長選択スイッチである。
【０２７７】
図３０において、本実施例の波長選択スイッチは、第１のポート（ａ）に入力した光を第２のポート（ｂ）に出力し、前記第２のポート（ｂ）に入力した光を第３のポート（ｃ）に出力する光学手段としての光サーキュレータ３０、３１を備え、それぞれ合分波器２０、２１の入力端に接続されている。
【０２７８】
そして、本実施例の合分波器２０、２１は、入力スラブ導波路４、この入力スラブ導波路４に光を入力する入力端としての入力導波路３、出力端を持つ出力スラブ導波路６、および入力スラブ導波路４から光が入力され、出力スラブ導波路６へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイ５から構成される。
【０２７９】
図３０において、光サーキュレータ３０のＩＮポートに波長分割多重光を入射すると、第１の合分波器２０の入力導波路３に導かれ、入力スラブ導波路４を自由伝搬し、チャネル導波路アレイ５に到達して光結合するため、入力光のパワーはチャネル導波路アレイ５を構成する各チャネル導波路に分配される。
【０２８０】
そして、チャネル導波路アレイ５を構成する各チャネル導波路中の光はその波長に対応した位相のずれを生じてその出力端から出力され、各波長に応じた角分散方向に平行光として出射する。
【０２８１】
このようにしてチャネル導波路アレイ５により各波長に分波された光は、シリンドリカルレンズ８０３に導かれて、垂直方向に対して平行光となる。
【０２８２】
このことは、光サーキュレータ３１のＡＤＤポートに波長分割多重光を入射した場合も同様である。
【０２８３】
そして、第１の合分波器２０により角分散を生じた各波長の光と、第２合分波器２１により角分散を生じた同一の波長の光とを、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段としてのレンズ８０４をそれぞれ設ける。
【０２８４】
さらに、このレンズ８０４およびミラー８０５、８０７を、第１の合分波器２０により角分散を生じた波長の光と、第２の合分波器２１により角分散を生じた同一波長の光とが集束する位置が一致するように配置する。
【０２８５】
そして、前記角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に設けられる光反射手段として、複数のミラー８０１からなるミラーアレイ１３を配置し、第１の合分波器により分波された各波長の光を入射させる。
【０２８６】
ミラーアレイ１３には、分波された各波長に対応したミラー８０１が配置されており、必要に応じて各ミラーの角度を調節し、第１の合分波器２０からの光を第１の合分波器２０へ戻すか、または第２の合分波器２１へと反射させる。
【０２８７】
すなわち、第１の合分波器２０に入射させた波長分割多重光のうち、スイッチングを行わない波長の光については、その波長に対応する位置のミラーの反射角度を第１の合分波器２０からの光が第１の合分波器２０に戻るように調節する。
【０２８８】
一方、スイッチングを行う波長の光については、その波長に対応する位置のミラーの反射角度を第１の合分波器２０からの光が第２の合分波器２１へ導かれるように調節する。このとき、第２の合分波器２１からの同一波長の光はこのミラーで反射して第１の合分波器２０へ導かれることとなる。
【０２８９】
このようにして、光サーキュレータ３０のＩＮポートに入射した波長分割多重光のうち、所望の波長の光を抜き取って（Drop）光サーキュレータ３１のＤＲＯＰポートに導き、かつ、光サーキュレータ３１のＡＤＤポートに入射した波長分割多重光のうち、前記抜き取った波長と同一波長の光を追加（Add）して、波長分割多重光として光サーキュレータ３０のＯＵＴポートから出力することができる光機能デバイスである波長選択スイッチの機能を果たす。
【０２９０】
このように本実施例によれば、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしての波長選択スイッチが実現できる。
【０２９１】
さらに、合分波器とシリンドリカルレンズ８０３、レンズ８０４及びミラー８０５、８０７で構成される光学系については、第１０〜第１３実施例と類似の構成を用いることができるため、この部分を波長選択スイッチ用に別途開発する必要がなく、共通部分の量産によるコスト削減の効果もある。
【０２９２】
たとえば、本実施例に示す波長選択スイッチは、図２６に示したＤＧＥＱを線対称に配置し、ミラー８０１のアレイ１３とミラー８０６を共有するように構成したものである。
【０２９３】
なお、図３０においては便宜上、分波された３波長の光についてその光路を示し、ミラー８０１もこれに対応する３個のみ示したが、分波する波長の数、ミラー８０１の数はこれに限るものでないことは明白である。
【０２９４】
（第１５実施例）図３１は本発明に係る光機能デバイスの一実施例で、ＷＤＭ通信におけるＯＰＭであり、図２９に示したＯＰＭと同様の機能を果たす。
【０２９５】
図３１の構成と図２９の構成との相違点は、図２９における空間光学系の構成要素の一部機能を出力スラブ導波路６の内部で実現していることである。
【０２９６】
図３１において、スラブ導波路内端面を平板状基板１００の主平面に投影したとき、その端が描く線が直線であるスラブ導波路内端面６０３と６０４とは、出力スラブ導波路６のコアパターン内を自由伝搬する光を平板状基板１００の主平面に平行な方向に反射するよう、およそ平板状基板１００の主平面に垂直になるように形成されており、図２９におけるミラー８０５の機能を果たす。
【０２９７】
ここで、「スラブ導波路内端面を平板状基板の主平面に投影したときその端が描く線」とは、「平板状基板１００の真上から見たときスラブ導波路内端面（例えば６０３）が描く線」のことである。
【０２９８】
そして、平板状基板の主平面に投影したときその端が描く線が曲線であるスラブ導波路内端面６０５は、出力スラブ導波路６内に設けられ、合分波器２０により角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる反射面であり、図２９におけるレンズ８０４の機能を果たす。
【０２９９】
また既に述べたように、出力スラブ導波路６は、相対的に屈折率が高いコアを相対的に屈折率が低いクラッドで挟み込んでいるので、光はコアの中に閉じ込められる。このことは図３１の構成においては図２９のシリンドリカルレンズ８０３の機能も実現されていることを示している。
【０３００】
そして、スラブ導波路内端面６０５を、平板状基板の主平面に投影したときその端が描く線が放物線となるように構成することにより、平行な光ビームを無収差で一点に集める、又はほぼ点光源とみなせる光源から出射された光ビームを無収差で平行光に変換する機能を実現することができる。
【０３０１】
すなわち、チャネル導波路アレイ５から出力された光は、図３に示すように出力スラブ導波路６内を、各波長に応じて異なる方向に向かう平行光として伝搬する。この平行光を平板状基板の主平面に投影したときその端が描く線が放物線である端面６０５で反射させることにより集光させることができる。
【０３０２】
そして、この各波長の光がほぼ集光する位置に対応して光電変換手段としての光電変換素子５０が配置されるように、光電変換素子アレイ５１を配置することにより、チャネル（波長）毎の光パワーレベルをモニタするＯＰＭとして機能する。
【０３０３】
なお、本実施例ではミラー８０６により光路を９０度変えることにより、平板状基板１００と光電変換素子アレイ５１とを同一平面上に実装可能としている。
【０３０４】
このように、本実施例においても、前記第１４実施例と同様に、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしての波長選択スイッチが実現できる。
【０３０５】
なお、このように出力スラブ導波路６にスラブ内導波路端面を持つ光学系をこれ以降スラブ光学系といい、図３１のスラブ内導波路端面６０５に例示するような曲面によるスラブ内導波路端面を持つスラブ光学系を集束型スラブ光学系という。
【０３０６】
ここで、入力導波路３、入力スラブ導波路４、チャネル導波路アレイ５を構成するコアと、集束型スラブ光学系としての出力スラブ導波路６を構成するコアとは、厚さ方向について同時に同じ材料で形成できるので自動的に位置合わせされる効果を奏する。
【０３０７】
さらに、スラブ内導波路端面６０３、６０４及び６０５についても、半導体製造プロセスと同様にフォトマスクに形成したパターンを転写することで形成することができる。
【０３０８】
例えば図２９のシリンドリカルレンズ８０３、レンズ８０４及びミラー８０５で構成される空間光学系の実現には、これらの部品を精密に位置合わせし、固定することが求められるため、組立および調整に手間と時間がかかる。
【０３０９】
これに対し、スラブ光学系を用いると、マスクパターンを設計するだけで同じ機能を有する光学系が実現でき、製造が容易になる効果を生ずる。
【０３１０】
図３２はスラブ光学系の例を示す図であり、図３１の出力スラブ導波路６の部分と同一の構成である。
【０３１１】
図３２に示すように、出力スラブ導波路部分のみを別個に製造し、例えば図２９に例示する合分波器部分を接着して光結合する方法を用いた場合でも、個別にシリンドリカルレンズ８０３、レンズ８０４やミラー８０５を用いて光学系を構成する場合に比べ、製造が容易になる効果を生ずる。
【０３１２】
さらに、必要に応じてスラブ導波路端面で構成する反射面の数や形状、配置を変更可能なことは言うまでも無い。
【０３１３】
図３３はスラブ光学系の他の構成例で、スラブ導波路端面で構成する反射面をスラブ導波路端面６０３及び６０５の２個とし、且つこの反射面を平板状基板の端面または端面付近に配置する構成であり、反射面への高反射膜や低反射膜の形成等が容易になる効果を生ずる。
【０３１４】
つぎに図３１に示すＯＰＭの具体的な構成を説明する。
【０３１５】
図３１における出力スラブ導波路６を構成するコアは波長合分波フィルタを構成するコアと同じ材料で同時に製造されるので、屈折率と厚さは波長合分波フィルタを構成するコアと同じであり、かつチャネル導波路アレイ用コアパターンと連続して形成されている。
【０３１６】
スラブ導波路内端面６０３、６０４、６０５はクラッドでコアを埋め込んだ後、反応性イオンエッチングにより形成する。この製造工程にはフォトリソグラフィープロセスを用いるので、スラブ導波路内端面６０３、６０４、６０５の形状と相対的な位置はガラスマスクに形成したパターンにより決まる。
【０３１７】
導波路のコアの厚さ、幅、長さ及びコアとクラッドの屈折率差は第１実施例の場合と同じである。
【０３１８】
スラブ光学系の寸法は次ぎの通りである。チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口からスラブ導波路内端面６０３までの距離は約４５ｍｍ、チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口からスラブ導波路内端面６０５までの光路に沿った距離は８５ｍｍ、スラブ導波路内端面６０５の曲率半径は２００ｍｍである。
【０３１９】
そして、スラブ導波路内端面６０５から集光位置７０１までの光路に沿った距離はおよそ１００ｍｍである。光電変換素子アレイ５１は各光電変換素子５０の受光部間のピッチが１００μｍ、受光部の直径が５０μｍである。
【０３２０】
なおスラブ光学系を伝搬した光が出力される部分には、平板状基板の主平面に垂直な方向に広がる光を集光位置７０１に集光させるためのシリンドリカルレンズを配置しても良い。
【０３２１】
なお、図３１においては便宜上、分波された３波長の光についてその光路を示し、光電変換素子５０もこれに対応する３個のみ示したが、分波する波長の数、光電変換素子５０の数はこれに限るものでないことは明白である。
【０３２２】
（第１６実施例）図３４は本発明に係る光機能デバイスの一実施例で、ＷＤＭ通信におけるＯＰＭであり、図３１に示したＯＰＭと同様の機能を果たす。
【０３２３】
図３４の構成と図３１の構成との相違点は、本実施例にかかる図３４においては、図３１における空間光学系の構成要素であるミラー８０６を設けず、角分散を生じた光が集光される位置７０１を集束型スラブ光学系の最終端面６０６に一致させ、その端面に光電変換素子アレイ５１を貼り付ける構成にした点である。
【０３２４】
本実施例においても、前記第１５実施例と同様にフラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしてのＯＰＭが実現できる。
【０３２５】
さらに、本実施例によれば、前記第１５実施例に比べ、さらに部品点数が低減されて部品コストが下がる、部品の位置合わせ必要箇所が減り光学系の構成が容易になる、部品の位置ずれが生じ難くなるため光学系の安定性が向上する、小型になる等の効果を生ずる。
【０３２６】
なお、図３４において、スラブ導波路内端面６０５の曲率半径は約１８０ｍｍである。
【０３２７】
また、図３４においては便宜上、分波された３波長の光についてその光路を示し、光電変換素子５０もこれに対応する３個のみ示したが、分波する波長の数、光電変換素子５０の数はこれに限るものでないことは明白である。
【０３２８】
（第１７実施例）図３５は本発明に係る光機能デバイスの一実施例で、ＷＤＭ通信におけるＤＧＥＱであり、図２６に示したＤＧＥＱと同様の機能を果たす。
【０３２９】
そして、本実施例と前記第１１実施例との関係は、前記第１５実施例と前記第１３実施例との関係と同様である。
【０３３０】
すなわち、図３５に示す本実施例の構成と図２６に示す構成との相違点は、図２６における空間光学系の構成要素の一部機能を出力スラブ導波路６内で実現していることである。
【０３３１】
図３５において、スラブ導波路内端面６０３と６０４とは、出力スラブ導波路６のコアパターン内を自由伝搬する光を平板状基板１００の主平面に平行な方向に反射するよう、およそ平板状基板１００の主平面に垂直になるよう形成されており、図２６のミラー８０５の機能を果たす。
【０３３２】
そして、平板状基板１００の主平面に投影したときその端が描く線が曲線であるスラブ導波路内端面６０５は、出力スラブ導波路６内に設けられ、合分波器２０により角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる反射面であり、図２６におけるレンズ８０４の機能を果たす。
【０３３３】
そして、前記第１１実施例と同様に作用して、ＤＧＥＱとしての機能を果たす。
【０３３４】
本実施例においても、前記第１４実施例と同様に、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしてのＤＧＥＱが実現できる。
【０３３５】
さらに本実施例によれば、合分波器と集束型スラブ光学系が一体形成されているため、部品点数が低減され部品コストが下がる、部品の位置合わせ必要箇所が減り光学系の構成が容易になる、部品の位置ずれが生じ難くなるため光学系の安定性が向上する、小型になる等の効果を生ずる。
【０３３６】
なお、図３５においては便宜上、分波された３波長の光についてその光路を示し、ミラー８０１もこれに対応する３個のみ示したが、分波する波長の数、ミラー８０１の数はこれに限るものでないことは明白である。
【０３３７】
（第１８実施例）図３６は本発明に係る光機能デバイスの一実施例で、ＷＤＭ通信におけるＤＧＥＱであり、図３５に示したＤＧＥＱと同様の機能を果たす。
【０３３８】
図３６に示す本実施例の構成と図３５に示す構成との相違点は、図３５における空間光学系を構成するミラー８０５の機能を出力スラブ導波路６内で実現していることであり、その他の構成要素は図３５と同一である。
【０３３９】
すなわち、図３６において出力スラブ導波路６内に、平板状基板１００の主平面に対して傾斜したスラブ導波路内端面６０７を形成してこの傾斜面で出力スラブ導波路内を伝搬する光を平板状基板１００と垂直方向に導くことによって図３５で必要であったミラー８０６を不要にしたものであり、図３５に示した構成と同様にミラーアレイ１３の主平面と平板状基板１００の主平面を平行とすることにより実装を容易にできる。
【０３４０】
そして、本実施例においても前記第１１実施例と同様に作用して、ＤＧＥＱとしての機能を果たすことは明らかである。
【０３４１】
また、本実施例においても、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしてのＤＧＥＱが実現できる。
【０３４２】
さらに本実施例によれば、合分波器と集束型スラブ光学系が一体形成されているため、部品点数が低減され部品コストが下がる、部品の位置合わせ必要箇所が減り光学系の構成が容易になる、部品の位置ずれが生じ難くなるため光学系の安定性が向上する、小型になる等の効果を生ずる。
【０３４３】
なお、図３６においては便宜上、分波された３波長の光についてその光路を示し、ミラー８０１もこれに対応する３個のみ示したが、分波する波長の数、ミラー８０１の数はこれに限るものでないことは明白である。
【０３４４】
（第１９実施例）図３７は本発明に係る光機能デバイスの一実施例で、ＷＤＭ通信における波長選択スイッチであり、図３０に示した波長選択スイッチと同様の機能を果たす。
【０３４５】
そして、本実施例と前記第１４実施例との関係は、前記第１５実施例と前記第１３実施例との関係と同様である。
【０３４６】
すなわち、図３７に示す本実施例の構成と図３０の構成との相違点は、図３０における空間光学系の構成要素の一部機能を出力スラブ導波路６内で実現していることである。
【０３４７】
図３７において、スラブ導波路内端面６０３と６０４とは、出力スラブ導波路６のコアパターン内を自由伝搬する光を平板状基板１００の主平面に平行な方向に反射するよう、およそ平板状基板１００の主平面に垂直になるよう形成されており、図３０のミラー８０５の機能を果たす。
【０３４８】
そして、平板状基板１００の主平面に投影したときその端が描く線が曲線であるスラブ導波路内端面６０５は、出力スラブ導波路６内に設けられ、合分波器２０により各分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる反射面であり、図３０におけるレンズ８０４の機能を果たす。このことは合分波器２１の出力スラブ導波路についても同様である。
【０３４９】
そして、前記第１５実施例と同様に作用して、波長選択スイッチとしての機能を果たす。
【０３５０】
本実施例においても、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスとしての波長選択スイッチが実現できる。
【０３５１】
さらに本実施例によれば、合分波器と集束型スラブ光学系が一体形成されているり光学系の構成が容易になる、部品の位置ずれが生じ難くなるため光学系の安定性が向上する、小型になる等の効果を生ずる。
【０３５２】
また、本実施例を構成する導波路の一部、またはすべてを同一の平板状基板に同時に作製しても良い。
【０３５３】
なお、図３７においては便宜上、分波された３波長の光についてその光路を示し、ミラー８０１もこれに対応する３個のみ示したが、分波する波長の数、ミラー８０１の数はこれに限るものでないことは明白である。
【０３５４】
（第２０実施例）図３８は本発明に係る光機能デバイスの一実施例で、ＷＤＭ通信における波長選択スイッチ、ＤＧＥＱ、ＯＰＭの複合デバイスであり、各機能を果たす、本発明に係る合分波器およびスラブ光学系を一体成形した構成となっている。
【０３５５】
図３８において、合分波器２０、合分波器２１、およびこれらのスラブ光学系、ミラーアレイ１３およびミラーの制御等を行う付属回路４０１は、図３７に示した構成とほぼ同様な波長選択スイッチを形成している。
【０３５６】
ここで、スラブ光学系の出力端のスラブ導波路内端面６０７は、平板状基板１００の主平面に対して傾斜しており、合分波器２０により分波される各波長の光と、合分波器２１により分波される各波長の光をそれぞれ平板状基板１００の主平面と略平行な基板４００上に実装されたミラーアレイ１３の対応するミラーに導き、同一波長の光が同一ミラーに集光するよう配置されており、図３７におけるミラー８０７の機能を果たす。
【０３５７】
光サーキュレータ３４のＩＮ１ポートに入力した波長分割多重光のうち、所要の波長の光は多重されて光サーキュレータ３５のＤＲＯＰポートから出力され、その他の波長の光は、光サーキュレータ３５のＡＤＤポートから入力された前記所要の波長と同一波長の光と合波されて光サーキュレータ３４のＯＵＴ１ポートから出力され、波長選択スイッチの機能を果たす。
【０３５８】
光サーキュレータ３５のＯＵＴ１ポートから出力された波長分割多重光は、光サーキュレータ３６のＩＮ２ポートに入力される。
【０３５９】
合分波器２３、合分波器２３のスラブ光学系、光電変換素子アレイ５１、および各光電変換素子からの電気信号の処理、光電変換素子の制御等を行う付属回路４０２は、図３１に示した構成とほぼ同様なＯＰＭを形成している。
【０３６０】
光サーキュレータ３６のＩＮ２ポートに入力された波長分割多重光は、その一部がモニタ用として合分波器２３に導かれて角分散を生じて分波され、光電変換素子アレイ５１の各波長に対応した光電変換素子に集光され、その強度がモニタされ、ＯＰＭの機能が実現される。
【０３６１】
合分波器２４、合分波器２４のスラブ光学系、ミラーアレイ１４、およびミラーアレイ１４の制御等を行う付属回路４０３は、図３１に示した構成とほぼ同様なＤＧＥＱを形成している。
【０３６２】
ここで、合分波器２４のスラブ光学系の出力端のスラブ導波路内端面６０８は、平板状基板１００の主平面に対して傾斜しており、合分波器２４により分波される各波長の光をそれぞれ平板状基板１００の主平面と略平行な基板３００上に実装されたミラーアレイ１４の対応するミラーに導くよう配置されており、図３１におけるミラー８０６の機能を果たす。
【０３６３】
前記光サーキュレータ３６のＩＮ２ポートに入力された波長分割多重光のうち、前記モニタ用として分波された光以外の光は合分波器２４に導かれて角分散を生じて各波長に分波され、ミラーアレイ１４の対応するミラーに集光し、所要の減衰を生じて光サーキュレータ３６のＯＵＴ２ポートから波長分割多重光として出力され、ＤＧＥＱとしての機能が実現できる。
【０３６４】
以上のように本実施例にかかる光機能デバイスを用いると、たとえばある端局から伝送されてきた波長分割多重光について、所定の波長について追加、抜き取りを行い、その結果としての波長分割多重光を波長毎にモニタし、各波長を所定の光レベルに調整することができる。
【０３６５】
本実施例においても、フラットトップで且つ低損失な透過特性が得られ、また、小型であり、組立部分が少ないため組立の手間がかからず且つ低損失な光機能デバイスが実現できる。
【０３６６】
さらに、本実施例によれば、光導波路で構成された部分とミラーや光電変換素子の位置合わせを一括して行え、位置合わせの手間が低減される効果が生ずる。更に光ファイバの接続も一括しておこなうことができ、ファイバ接続の手間が低減される効果がある。
【０３６７】
なお、図３８においては便宜上、分波された３波長の光についてその光路を示し、ミラーアレイ１３を構成するミラー、光電変換素子アレイ５１を構成する光電変換素子、ミラーアレイ１４を構成するミラーのそれぞれも３波長に対応する３個のみ示したが、分波する波長の数、ミラー、光電変換素子の数はこれに限るものでないことは明白である。
【０３６８】
また、本実施例では波長選択スイッチ、ＯＰＭ、ＤＧＥＱの機能をこの順に一つずつ実現するように構成したものであるが、これら機能の組合せ、実現する数やその順序は必要に応じて選択可能である。
【０３６９】
（第２１実施例）図３９は本発明に係る光機能デバイスを用いたＷＤＭ伝送システムに適用した一実施例で、Ａ地点（pointＡ）からの波長分割多重光の各チャネル（波長）をＣ地点（pointＣ）とＤ地点（pointＤ）とに向けて振り分ける機能を有するＢ地点（pointＢ）の構成を示している。
【０３７０】
またこのＢ地点の構成において、Ｃ、Ｄ各地点に向けた波長分割多重光について、特定のチャネルを追加し（Ａｄｄ）、抜き取る（Ｄｒｏｐ）機能、波長分割多重光を構成する各チャネルの光強度をモニタするＯＰＭ機能、および各チャネルの光の減衰量を調節するＤＧＥＱ機能を有する。
【０３７１】
図３９において、Ａ地点からの波長分割多重光は波長選択スイッチ６１のＩＮ１ポートに入力され、特定のチャネルの光をＯＵＴ１ポートから出力してＣ地点向けに振り分け、他のチャネルの光をＤＲＯＰ１ポートから出力してＤ地点向けに振り分ける。
【０３７２】
このとき、ＡＤＤ１ポートに波長分割多重光を入力し、Ｄ地点向けに振り分けたチャネルと同一のチャネル（波長）の光を、ＯＵＴ１ポートから出力される波長分割多重光に追加してＣ地点向けに伝送することができる。
【０３７３】
このＣ地点向けの波長分割多重光は、ＤＧＥＱ６３を経由してＣ地点に向かい、その一部はＯＰＭ６５に入力する。ＯＰＭ６５により波長分割多重光を構成する各チャネルの光の強度を測定し、ＤＧＥＱ６３により、必要に応じて特定チャネルの光の強度を調節することができる。
【０３７４】
例えば、Ｃ地点向けの波長分割多重光の各チャネルは、Ａ地点を送信元とするチャネルとＢ地点を送信元とする追加されたチャネルから構成されており、この送信元の相違、伝送経路の相違等により、光の強度が著しく異なる場合が考えられるが、本実施例によれば、各チャネルの光の強度をモニタし、調整することができ、各チャネルの光の強度を略同一にしてからＣ地点向けに伝送することができる。
【０３７５】
また、波長選択スイッチ６１のＤＲＯＰ１ポートから出力されたＤ地点向けの波長分割多重光は、波長選択スイッチ６２のＩＮ２ポートに入力され、特定のチャネルの光をＤＲＯＰ２ポートから出力でき、Ｂ地点での利用、例えば電気信号に変換したり、他地点に転送したりできる。
【０３７６】
そして、前記ＤＲＯＰ２ポートから出力したチャネル以外のチャネルの光はＯＵＴ２ポートからＤ地点に向けて出力されるが、このときＡＤＤ２ポートに波長分割多重光を入力し、ＤＲＯＰ２ポートから出力されたチャネルと同一のチャネルの光を、ＯＵＴ２ポートから出力される波長分割多重光に追加してＤ地点向けに伝送することができる。
【０３７７】
なお、ＤＧＥＱ６４、ＯＰＭ６６は前記ＤＧＥＱ６３、ＯＰＭ６５と同様の作用、効果をＤ地点向けの波長分割多重光に対してもたらすことができる。
【０３７８】
本実施例における波長選択スイッチ、ＤＧＥＱ、ＯＰＭは、上述した各実施例に示す光機能デバイスが適用可能であり、それぞれ例えば図３０、図２６、図２９に示す構成としても良いし、また、図３８に示す構成としても良い。
【０３７９】
本実施例を用いることにより、光のままで複数の経路に任意のチャンネル（波長）の光を分配することができるようになり、一旦電気信号に変換する場合に比べシステムのコストが低減される効果を生ずる。
【０３８０】
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。
【０３８１】
（付記１） 入力端を有するスラブ導波路と、
前記スラブ導波路から光が入力される、長さの異なる複数のチャネル導波路とを有することを特徴とする光機能デバイス。
（付記２） 入力端を有する第１のスラブ導波路と、
出力端を有する第２のスラブ導波路と、
前記第１のスラブ導波路から光が入力され、前記第２のスラブ導波路へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路とを有することを特徴とする光機能デバイス。
（付記３） 前記複数のチャネル導波路は、波長分割多重光を前記入力端から入力したときに、前記波長分割多重光を構成する各波長に応じて角分散を生ずるように、それぞれの光路長の差が設定されていることを特徴とする付記１または２記載の光機能デバイス。
（付記４） 前記複数のチャネル導波路の出力端が直線状に並ぶように配置されていることを特徴とする付記１記載の光機能デバイス。
（付記５） 前記第２のスラブ導波路と前記複数のチャネル導波路との境界が直線状に形成されていることを特徴とする付記２記載の光機能デバイス。
（付記６） 前記角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段と、
前記角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に、光反射手段を有することを特徴とする付記１または３に記載の光機能デバイス。
（付記７） 前記角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段と、
前記角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に、その反射光の方向を変えることのできる光反射手段を有することを特徴とする付記１または３に記載の光機能デバイス。
【０３８２】
（付記８） 前記角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段と、
前記角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に、反射面の法線方向の位置が異なる光反射手段を設けたことを特徴とする付記１または３に記載の光機能デバイス。
（付記９） 前記角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段と、
前記角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に、光電変換手段を設けたことを特徴とする付記１または３に記載の光機能デバイス。
（付記１０） 入力端を有するスラブ導波路と、
前記スラブ導波路から光が入力される、長さの異なる複数のチャネル導波路とを有する第１の光機能デバイスおよび第２の光機能デバイスと、
前記第１の光機能デバイスにより角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段と、
前記第２の光機能デバイスにより角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段とを有し、
前記第１の光機能デバイスにより角分散を生じた或る波長の光が集束する位置と、前記第２の光機能デバイスにより角分散を生じた同一の波長の光が集束する位置が一致するように前記各光機能デバイスと前記光学手段を配置し、
前記各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に、光反射手段を有することを特徴とする光機能デバイス。
（付記１１） 入力端を有する第１のスラブ導波路と、
出力端を有する第２のスラブ導波路と、
前記第１のスラブ導波路から光が入力され、前記第２のスラブ導波路へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路とを有する第１の光機能デバイスおよび第２の光機能デバイスと、
前記第１の光機能デバイスにより角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段と、
前記第２の光機能デバイスにより角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる光学手段とを有し、
前記第１の光機能デバイスにより角分散を生じた或る波長の光が集束する位置と、前記第２の光機能デバイスにより角分散を生じた同一の波長の光が集束する位置が一致するように前記各光機能デバイスと前記光学手段を配置し、
前記各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に、光反射手段を有することを特徴とする光機能デバイス。
（付記１２） 前記第１の光機能デバイスと前記第２の光機能デバイスを構成するそれぞれの導波路部分を同一の基板上に形成したことを特徴とする付記１０または１１に記載の光機能デバイス。
（付記１３） 前記複数のチャネル導波路は、波長分割多重光を前記入力端から入力したときに、前記波長分割多重光を構成する各波長に応じて角分散を生ずるように、それぞれの光路長の差が設定され、
前記第２のスラブ導波路内に、前記角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる反射面を設けたことを特徴とする付記２記載の光機能デバイス。
（付記１４） 前記角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に、光反射手段を設けたことを特徴とする付記１３記載の光機能デバイス。
（付記１５） 前記角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に、反射面の法線方向の位置が異なる光反射手段を設けたことを特徴とする付記１３記載の光機能デバイス。
（付記１６） 前記角分散を生じた各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に、光電変換手段を設けたことを特徴とする付記１３記載の光機能デバイス。
（付記１７） 入力端を有する第１のスラブ導波路と、
出力端を有する第２のスラブ導波路と、
前記第１のスラブ導波路から光が入力され、前記第２のスラブ導波路へ光が出力される、長さの異なる複数のチャネル導波路とを有し、
前記複数のチャネル導波路は、波長分割多重光を前記入力端から入力したときに、前記波長分割多重光を構成する各波長に応じて角分散を生ずるように、それぞれの光路長の差が設定された第１の光機能デバイスおよび第２の光機能デバイスと、
前記第２のスラブ導波路内に、前記角分散を生じた各波長の光を、角分散方向に応じて異なる位置に集束させる反射面を設け、
前記第１の光機能デバイスにより角分散を生じた或る波長の光が集束する位置と、前記第２の光機能デバイスにより角分散を生じた同一の波長の光が集束する位置が一致するように前記各光機能デバイスを配置し、
前記各波長の光がほぼ集束する位置の少なくとも一箇所に、光反射手段を有することを特徴とする光機能デバイス。
（付記１８） 前記第１の光機能デバイスを構成する導波路と前記第２の光機能デバイスを構成する導波路とを同一の基板上に形成したことを特徴とする付記１７記載の光機能デバイス。
（付記１９） 付記１から１７に記載の光機能デバイスのうち、いずれか２つ以上から成る光機能デバイス群において、
各光機能デバイスを構成する導波路を同一の基板上に形成したことを特徴とする光機能デバイス群。
（付記２０） 第１のポートに入力した光を第２のポートに出力し、前記第２のポートに入力した光を第３のポートに出力する光学手段を備え、
前記第２のポートが前記入力端に接続されていることを特徴とする付記１から１８のいずれかに記載の光機能デバイス。
（付記２１） 入力導波路と、スラブ導波路と、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイとを含む第１の光合分波デバイスおよび第２の光合分波デバイスと、
前記第１および第２の光合分波デバイスにより分光された光を集光させる光学手段と、
前記分光された光の集光位置に配置され、その反射角度が可変である光反射手段とから構成され、
前記光反射手段の反射角度に応じて、前記第１の光合分波デバイスから放射された少なくとも１つの波長の光が、前記第２の光合分波デバイスに入射する光路と前記第１の光合分波デバイスに戻る光路とを選択できるように構成することを特徴とする光機能デバイス。
【０３８３】
（付記２２） 入力導波路と、スラブ導波路と、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイとを含む光合分波デバイスと、
前記光合分波デバイスにより分光された光を集光させる光学手段と、
前記分光された光の集光位置に配置され、その反射角度が可変である光反射手段とを有することを特徴とする光機能デバイス。
【０３８４】
（付記２３） 入力導波路と、スラブ導波路と、長さの異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイとを含む光合分波デバイスと、
前記光合分波デバイスにより分光された光を集光させる光学手段と、
前記分光された光の集光位置に配置され、反射位置を入射光の進行方向に移動できる光反射手段とから構成され、
前記光反射手段の反射位置を入射光の波長帯域内で変化させることにより、前記光合分波デバイスに戻る光の光路長を前記入射光の波長帯域内で調整できるように構成することを特徴とする光機能デバイス。
【０３８５】
（付記２４） 付記２１乃至付記２３のいずれかに記載の光機能デバイスであって、
前記光合分波デバイスと前記光反射手段との間に光路を９０度変換する光軸変換手段を設け、
前記光合分波デバイスと前記光反射手段のそれぞれを搭載する基板主面が平行であることを特徴とする光機能デバイス。
【０３８６】
（付記２５） 波長分割多重光を構成する各波長の光を２以上の波長グループに分割し、前記各波長グループの波長分割多重光を多重する光合分波手段と、
前記光合分波手段の各分波側ポートに付記２１乃至付記２４に記載の光機能デバイスを接続することを特徴とする光機能デバイス。
【０３８７】
（付記２６） 主平面を有する平板状基板と、前記平板状基板の主平面上に形成されたクラッドと、クラッドより屈折率が高く且つクラッドで周囲を取り囲まれたコアと、前記平板状基板に垂直な面によりクラッドとコアの断面が露出された導波路端面よりなる平面型光導波路を含み、
前記光導波路が、前記コアの一方の端が前記導波路端面に達している入力導波路用コアパターンと、一方を入力開口、他方を出力開口とする複数の独立したコアパターンより成り、且つ隣り合うコアパターンの入力開口から出力開口までの光路長差が一定になるように構成されたチャネル導波路アレイ用コアパターンと、
前記入力導波路用コアパターンと前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの入力開口に繋がって形成された入力スラブ用コアパターンとを含み、
前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの入力開口が半径Ｒの第一の円の円弧上に配列され、前記入力導波路用コアパターンが前記第一の円のローランド円上に形成され、前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口が一定の間隔で一直線上に配列され、
前記光導波路端面の前記入力導波路用コアパターンに入射した光が前記入力導波路用コアパターンを通過して入力スラブ用コアパターンに達した後、前記入力スラブ用コアパターン内で平板状基板の主平面方向に自由伝搬して複数の前記チャネル導波路アレイ用コアパターンに光結合し、
前記チャネル導波路アレイ用コアパターンを通過後、前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口から前記平板状基板の主平面方向であって、且つ波長に対応した方向にほぼ平行光となって回折されるように、前記入力導波路用コアパターン、前記入力スラブ用コアパターン、前記チャネル導波路アレイ用コアパターンが配置されていることを特長とする光機能デバイス。
【０３８８】
（付記２７） 前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口に繋がって形成された出力スラブ用コアパターンを設けたことを特徴とする付記２６記載の光機能デバイス。
【０３８９】
（付記２８） 前記出力スラブ用コアパターン内に、平板状基板の主平面方向に伝搬する光を反射させるための導波路端面であるスラブ内導波路端面を有することを特徴とする付記２７記載の光機能デバイス。
【０３９０】
（付記２９） 前記スラブ内導波路端面は、前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口から角分散を生じて平行光として出力された光を前記平板状基板の主平面に平行な方向にほぼ集束させることを特長とする付記２８に記載の光機能デバイス。
【０３９１】
(付記３０） 前記スラブ内導波路端面を平板状基板の主平面に投影したとき、その端が描く線が曲線であるスラブ内導波路端面を含んでいることを特長とする付記２８記載の光機能デバイス。
【０３９２】
（付記３１） 前記スラブ内導波路端面を平板状基板の主平面に投影したとき、その端が描く曲線が円弧であることを特長とする付記２８記載の光機能デバイス。
【０３９３】
（付記３２） 前記スラブ内導波路端面を平板状基板の主平面に投影したとき、その端が描く曲線が放物線であることを特長とする付記２８記載の光機能デバイス。
【０３９４】
（付記３３） 前記スラブ内導波路端面を平板状基板の主平面に投影したときその端が描く線が直線であるスラブ内導波路端面と、前記スラブ内導波路端面を平板状基板の主平面に投影したときその端が描く線が曲線であるスラブ内導波路端面を設け、
前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口から角分散を生じて平行光として出力された光を前記平板状基板の主平面に平行な方向にほぼ集束させるように配置することを特長とする付記２８に記載の光機能デバイス。
【０３９５】
（付記３４） 前記出力スラブ用コアパターン内に、平板状基板の主平面に対し傾斜した傾斜導波路端面を設け、
前記傾斜導波路端面で光を反射し導波路外に光を出射させることを特徴とする付記２６記載の光機能デバイス。
【０３９６】
（付記３５） 前記光がほぼ集束される位置に、入射光と反射面の相対角度を変化させることのできる光反射手段を設けたことを特徴とする付記２９に記載の光機能デバイス。
【０３９７】
（付記３６） 前記光がほぼ集束される位置に、入射光と垂直で且つ反射面の位置を入射光の進行方向に変化させることのできる光反射手段を前記各波長に対応して設けたことを特徴とする付記２９に記載の光機能デバイス。
【０３９８】
（付記３７） 前記光がほぼ集束される位置に、入射光と光結合するように光電変換手段を前記各波長に対応して設けたことを特徴とする付記２９に記載の光機能デバイス。
【０３９９】
（付記３８） 主平面を有する平板状基板と、前記平板状基板の主平面上に形成されたクラッドと、クラッドより屈折率が高く且つクラッドで周囲を取り囲まれたコアと、前記平板状基板に垂直な面によりクラッドとコアの断面が露出された導波路端面よりなる平面型光導波路を含み、
前記光導波路が、前記コアの一方の端が前記導波路端面に達している入力導波路用コアパターンと、一方を入力開口、他方を出力開口とする複数の独立したコアパターンより成り、且つ隣り合うコアパターンの入力開口から出力開口までの光路長差が一定になるように構成されたチャネル導波路アレイ用コアパターンと、
前記入力導波路用コアパターンと前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの入力開口に繋がって形成された入力スラブ用コアパターンとを含み、
前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの入力開口が半径Ｒの第一の円の円弧上に配列され、前記入力導波路用コアパターンが前記第一の円のローランド円上に形成され、前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口が一定の間隔で一直線上に配列され、
前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口に繋がって形成された出力スラブ用コアパターンを有し、
前記出力スラブ用コアパターン内に、平板状基板の主平面方向に伝搬する光を反射させ、前記チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口から角分散を生じて平行光として出力された光を前記平板状基板の主平面に平行な方向にほぼ集束させるるための導波路端面であるスラブ内導波路端面を有する第１の光機能デバイスと第２の光機能デバイスを備え、
前記各光機能デバイスを、前記ほぼ光が集束される位置が共通になるように配置し、前記ほぼ光が集束される位置に、入射光と反射面の相対角度を変化させることができる光反射手段を設けたことを特徴とする光機能デバイス。
【０４００】
（付記３９） 付記２８に記載の光機能デバイスを複数個、同一の平板状基板上に一体形成したことを特徴とする光機能デバイス。
【０４０１】
（付記４０） 前記平面型光導波路の外部に出力された光の伝搬経路上に、チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口にその焦点が位置するように凸レンズを設け、
前記凸レンズの、前記平面型光導波路とは反対側の焦点位置に、光反射手段を設けたことを特徴とする付記２６または付記２７に記載の光機能デバイス。
【０４０２】
（付記４１） 前記平面型光導波路の外部に出力された光の伝搬経路上に、チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口にその焦点が位置するように凸レンズを設け、
前記凸レンズの、前記平面型光導波路とは反対側の焦点位置に、入射光と垂直で且つ反射面の位置を入射光の進行方向に変化させることのできる光反射手段を設けたことを特徴とする付記２６または付記２７に記載の光機能デバイス。
【０４０３】
（付記４２） 前記平面型光導波路の外部に出力された光の伝搬経路上に、前記チャネルアレイ導波路用コアパターンの出力開口にその焦点が位置するように凸レンズを設け、
前記凸レンズの、前記平面型光導波路とは反対側の焦点位置に、入射光と光結合するように光電変換手段を設けたことを特徴とする付記２６または付記２７に記載の光機能デバイス。
【０４０４】
（付記４３） 付記２７に記載の光機能デバイスを複数設け、
各光機能デバイスの前記平面型光導波路の外部に出力された光の伝搬経路上に、チャネル導波路アレイ用コアパターンの出力開口にその焦点が位置するように凸レンズを設け、
前記凸レンズの、前記平面型光導波路とは反対側の焦点位置が、前記各光機能デバイスの外部に出力された同一の波長の光が同一の焦点位置となるように、前記各光機能デバイスと前記凸レンズを配置し、
前記凸レンズの、前記平面型光導波路とは反対側の焦点位置に、入射光と反射面の相対角度を変化させることのできる光反射手段を設けたことを特徴とする光機能デバイス。
【０４０５】
（付記４４） 付記２１〜４３に記載の光機能デバイスのうち、いずれかを少なくとも１個含むことを特長とする光通信装置。
【０４０６】
【発明の効果】
本発明によれば、フラットトップ型透過特性を有し、かつ損失が小さく、小型である光機能デバイスが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的な作用を説明する図である。
【図２】図１に対応した、光の波長に対する損失を示す図である。
【図３】第１実施例にかかる光機能デバイスを説明する図である。
【図４】本発明にかかる波長合分波フィルタの端面の一例を示す図である。
【図５】第２実施例にかかる波長選択スイッチの平面図である。
【図６】第２実施例にかかる波長選択スイッチの側面図である。
【図７】図５の部分Ａ拡大図である。
【図８】ミラーアレイの構成例を示す図である。
【図９】第３実施例にかかる波長選択スイッチの平面図である。
【図１０】第３実施例にかかる波長選択スイッチの側面図である。
【図１１】図９の部分Ａ拡大図である。
【図１２】第４実施例にかかる波長選択スイッチの平面図である。
【図１３】第４実施例にかかる波長選択スイッチの側面図である。
【図１４】第５実施例にかかるダイナミックゲインイコライザ（ＤＧＥＱ）の平面図である。
【図１５】第５実施例にかかるＤＧＥＱの側面図である。
【図１６】第６実施例にかかる波長選択スイッチの平面図である。
【図１７】第６実施例にかかる波長選択スイッチの側面図である。
【図１８】第７実施例にかかる波長選択スイッチの平面図である。
【図１９】第７実施例にかかる波長選択スイッチの側面図である。
【図２０】第８実施例にかかるＤＧＥＱの平面図である。
【図２１】第８実施例にかかるＤＧＥＱの側面図である。
【図２２】第９実施例にかかる波長選択スイッチの平面図である。
【図２３】第９実施例にかかる波長選択スイッチの側面図である。
【図２４】第１０実施例にかかる波長選択スイッチの平面図である。
【図２５】第１０実施例にかかる波長選択スイッチの側面図である。
【図２６】第１１実施例にかかるＤＧＥＱの構成例を示す図である。
【図２７】第１２実施例にかかる波長分散補償器の構成例を示す図である。
【図２８】ミラーの構成例を示す図である。
【図２９】第１３実施例にかかる光パフォーマンスモニタ（ＯＰＭ）の構成例を示す図である。
【図３０】第１４実施例にかかる波長選択スイッチの構成例を示す図である。
【図３１】第１５実施例にかかるＯＰＭの構成例を示す図である。
【図３２】スラブ光学系の構成例を示す図である。
【図３３】スラブ光学系の他の構成例を示す図である。
【図３４】第１６実施例にかかるＯＰＭの構成例を示す図である。
【図３５】第１７実施例にかかるＤＧＥＱの構成例を示す図である。
【図３６】第１８実施例にかかるＤＧＥＱの構成例を示す図である。
【図３７】第１９実施例にかかる波長選択スイッチの構成例を示す図である。
【図３８】第２０実施例にかかる光機能デバイスの構成例を示す図である。
【図３９】第２１実施例にかかるＷＤＭ伝送システムの構成例を示す図である。
【図４０】波長選択スイッチをＷＤＭシステムに利用した一例を示す図である。
【図４１】波長選択スイッチ構成の従来例（１）を示す図である。
【図４２】波長選択スイッチ構成の従来例（２）を示す図である。
【図４３】波長選択スイッチ構成の従来例（３）を示す図である。
【図４４】従来のＡＷＧの構成例を示す図である。
【図４５】図４４に対応した、出力導波路入力部での光の強度分布を説明する図である。
【図４６】出力導波路から出力される光の波長に対する損失を示す図である。
【図４７】透過特性をフラットトップ化するための従来の構成例を示す図である。
【図４８】図４７に対応した、出力導波路入力部での光の強度分布を説明する図である。
【図４９】図４７に対応した、出力導波路から出力される光の波長に対する損失を示す図である。
【符号の説明】
１ａ 分波フィルタ
１ｂ 合波フィルタ
２ 光スイッチ
３ 入力導波路
４ 入力スラブ導波路
５ チャネル導波路アレイ
６ 出力スラブ導波路
１０ 熱伝導フィン
１１ シリンドリカルレンズ
１２ レンズ
１３、１４ ミラーアレイ
１５、１８ ４５度ミラー
１６ 支柱
１７ ２面４５度ミラー
２０、２１ 合分波器
２２ ヒータ
２３、２４、２５ 合分波器
３０、３１ 光サーキュレータ
３２、３３ フィルタ
４０、４１ 波長選択スイッチ
５０ 光電変換素子
５１ 光電変換素子アレイ
６１、６２ 波長選択スイッチ
６３、６４ ＤＧＥＱ
６５、６６ ＯＰＭ
１００ 平板状基板
２００ 光導波路
２０１ クラッド
２０２ コア
２０３、２０４ 導波路端面
３０１ マルチモード導波路部
４０１、４０２、４０３ 付属回路
６０３、６０４、６０５、６０７、６０８ スラブ導波路内端面
６０６ スラブ導波路端面
６１０ 出力チャネル導波路
６１１ 出力スラブ導波路と出力導波路との境界をつなぐ線
６１２ 光の強度分布
８０１ ミラー
８０３ シリンドリカルレンズ
８０４ レンズ
８０５、８０６、８０７ ミラー
８１１ 反射面
８２１ ミラー
８２２ ミラーエレメント
Claims (3)
- ほぼ平坦な２面を主面とする平坦な板状の基板にクラッドおよび該クラッドよりも屈折率が相対的に高いコアが形成され、該コア中を光が伝搬しうる光導波路で構成された波長合分波フィルタであって、
該コアが、
当該波長合分波フィルタの一端にコアパターン断面が露出する露出部をそなえるとともに、前記露出部から入射された光を伝搬しうるコアパターンを有する入力導波路と、
該入力導波路に連続して形成され、該入力導波路からの光が前記基板の主面に平行な方向に回折して広がりながら自由伝搬しうるコアパターンを有する入力スラブ導波路と、
当該波長合分波フィルタの他の一端にコアパターン断面が露出して出力端を構成し、且つ当該出力端付近で当該コアパターンが等間隔で且つ当該出力端付近で当該コアパターンが平行で且つ当該出力端は当該コアパターンの端面がチャネル導波路パターンに対して垂直な一直線上に並ぶように形成され且つ前記入力導波路と入力スラブ導波路との接続部から前記出力端までの実効的光路長が異なるように形成された複数のコアパターンからなる導波路で、前記入力導波路から入射され前記出力端から出力される光が、いずれの隣り合う導波路を通過しても等しい位相差を形成しうるチャネル導波路を有し、
複数の波長の光が多重化された波長分割多重光を前記入力導波路から入力したとき、前記出力端から、前記基板の主面に平行な方向について、波長分割多重光を、波長分割多重光に含まれる光の波長に応じた異なる角分散を持ったほぼ平行な光に分光して出力する平板状の前記波長合分波フィルタを少なくとも２個具備し、
更に、当該２個の平板状の波長合分波フィルタを２層に積み重ねるように配置すると共に、
当該２層に配置された波長合分波フィルタの各々の出力端近傍に、前記波長合分波フィルタから出力される光を前記基板の主面に対して垂直な方向にコリメートするように配置された垂直方向コリメートレンズと、
当該垂直方向コリメートレンズを通過した前記二つの波長合分波フィルタからの出力光について、異なる二つの波長合分波フィルタから出力される光であっても同じ波長の光については同じ位置であって且つ各波長毎にはその角分散に応じた互いに異なる位置に集光するように構成され配置された少なくとも１個の集光レンズと、
前記波長合分波フィルタにより生成された角分散に応じて前記集光レンズで集光される各波長の光の集光位置に各々１個づつ配置された反射ミラーで、前記波長合分波フィルタから出力された各波長毎の光を前記基板の主面とは垂直な方向に波長毎に独立に反射し且つ反射方向を偏向可能な前記反射ミラーと
を有することを特徴とする光機能デバイス。 - ほぼ平坦な２面を主面とする平坦な板状の基板にクラッドおよび該クラッドよりも屈折率が相対的に高いコアが形成され、該コア中を光が伝搬しうる光導波路で構成された波長合分波フィルタであって、
該コアが、
当該波長合分波フィルタの一端にコアパターン断面が露出する露出部をそなえるとともに、前記露出部から入射された光を伝搬しうるコアパターンを有する入力導波路と、
該入力導波路に連続して形成され、該入力導波路からの光が前記基板の主面に平行な方向に回折して広がりながら自由伝搬しうるコアパターンを有する入力スラブ導波路と、
当該波長合分波フィルタの他の一端にコアパターン断面が露出して出力端を構成し、且つ前記基板の主面に平行な方向について、当該コアパターン中を光が自由伝搬可能な程度に広い幅を持ったコアパターンで構成された出力スラブ導波路と、
前記入力スラブ導波路と当該出力スラブ導波路を結ぶ複数のコアパターンで構成されるチャネル導波路で、出力スラブ導波路と接続している部分の近傍で当該チャネル導波路を構成するコアパターンが等間隔で且つ出力スラブ導波路と接続している部分の近傍で当該チャネル導波路を構成するコアパターンが平行で且つ出力スラブ導波路とチャネル導波路の境界がチャネル導波路を構成するコアパターンに対して垂直な一直線になるように形成 され且つ前記の入力導波路と入力スラブ導波路の接続部から出力スラブ導波路までの実効的光路長が異なるように形成された複数のコアパターンからなる導波路で、前記入力導波路から入射されて前記出力スラブに出力される光が、いずれの隣り合う導波路を通過しても等しい位相差を形成し得るチャネル導波路を有し、
複数の波長の光が多重化された波長分割多重光を前記入力導波路から入力したとき、前記出力端から、前記基板の主面に平行な方向について、波長分割多重光を、波長分割多重光に含まれる光の波長に応じた異なる角分散を持ったほぼ平行な光に分光して出力する平板状の前記波長合分波フィルタを少なくとも２個具備し、
更に、当該２個の平板状の波長合分波フィルタを２層に積み重ねるように配置すると共に、
当該２層に配置された波長合分波フィルタの各々の出力端近傍に、前記波長合分波フィルタから出力される光を前記基板の主面に対して垂直な方向にコリメートするように配置された垂直方向コリメートレンズと、
当該垂直方向コリメートレンズを通過した前記二つの波長合分波フィルタからの出力光について、異なる二つの波長合分波器から出力される光であっても同じ波長の光については同じ位置であって且つ各波長毎にはその角分散に応じた互いに異なる位置に集光するように構成され配置された少なくとも１個の集光レンズと
前記波長合分波フィルタにより生成された角分散に応じて前記集光レンズで集光される各波長の光の集光位置に各々１個づつ配置された反射ミラーで、前記波長合分波フィルタから出力された各波長毎の光を前記基板の主面とは垂直な方向に波長毎に独立に反射し且つ反射方向を偏向可能な前記反射ミラー
を有することを特徴とする光機能デバイス。 - 入力端を有するスラブ導波路と、波長分割多重光を前記スラブ導波路から入力したときに、前記波長分割多重光を構成する各波長に応じて角分散を生ずるようにそれぞれの光路長の差が設定されている複数のチャネル導波路と、を有する第１および第２の波長合分波フィルタを、２層に積み重ねるように配置した波長合分波ユニットと、
前記第１の波長合分波フィルタのチャネル導波路から出力される角分散を生じた或る波長の光と、前記第２の波長合分波フィルタのチャネル導波路から出力される角分散を生じた同一波長の光とを、同じ位置に集束させる光学手段と、
前記同一波長の光が集束する位置に配置され、前記第１の波長合分波フィルタから出力される光を反射し、その反射方向を前記第１の波長合分波フィルタの光の出力方向と、前記第２の波長合分波フィルタの光の出力方向とに制御可能な光反射手段と
を有することを特徴とする光機能デバイス。
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