JP5173394B2

JP5173394B2 - 光デバイス

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Publication number: JP5173394B2
Application number: JP2007330469A
Authority: JP
Inventors: 英伸浜田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2027-12-21
Also published as: US7970243B2; US20090162007A1; JP2009151196A

Description

本発明は、光回路や光カプラーに使用される光デバイスに関する。例えば、マルチモード干渉を利用した光回路や光カプラーに使用される光デバイスに関する。

矩形マルチモード導波路のマルチモード干渉（ＭＭＩ）のＳｅｌｆＩｍａｇｉｎｇ現象が、低損失で小型化に適し、加工し易いなどの理由で、矩形マルチモード導波路が光回路や合分波器などの光カプラーとして利用されている。

通信需要の増大に伴って、光デバイスに対して高速化、多チャンネル化だけでなく小型集積化への要求が強まっている。
C.Vazquez, C. Aramburu, M. Galarza, and M. Lopez-Amo, "Experimental assessment of access guide first-ordermode effect on multimode interference couplers," Opt. Eng. 40(7), pp1160-1162,2001.

しかしながら、矩形マルチモード導波路を小型で入出力を多チャンネル化すると、高次モードが増加し、パルス幅広がりが大きくなってしまうために、効率のよい伝送ができなくなるという問題が生じる。

すなわち、矩形マルチモード導波路のモード群遅延分散により、低次モードよりも高次モードになるほど群遅延が大きくなるというモード間の群遅延差が生じるので、高次モードが増加すると、この群遅延差に伴うパルス幅広がりが大きくなる。伝送速度はパルス幅広がりにより制限されるので、高次モードが増加することによって効率のよい伝送ができなくなってしまう。

ここで、図５を用いて、矩形マルチモード導波路を多チャンネル化した場合に、入力光に１次モードが発生するメカニズムについて説明する。なお、このメカニズムについては、非特許文献１でも報告されている。

図５は、従来の矩形マルチモード導波路を多チャンネル化した場合に、入力光に１次モードが発生するメカニズムを説明するための概要図を示している。

図５では、従来の矩形マルチモード導波路３１の入力端面に、多チャンネルに対応するための複数の並列した入力側シングルモード導波路３２が、各接続位置が矩形マルチモード導波路３１の入力端面の幅方向に並ぶように接続されている。そして、各入力側シングルモード導波路３２には、それぞれ外部光源３４が接続されている。また、矩形マルチモード導波路３１の出力端面の幅方向の中心位置に、単数の出力側シングルモード導波路３３が接続されている。

図５に示すように、現実的な問題として、チャンネル数の増加や小型化に伴って矩形マルチモード導波路３１に接続される複数の入力側シングルモード導波路３２の間隔が小さくなるので、方向性結合３５によって隣接する入力側シングルモード導波路３２間でモード結合し、１次モードが発生する。

また、外部光源３４から入力側シングルモード導波路３２へ入射する際に、軸ズレ入射３６した場合にも１次モードが発生するが、チャンネル数が増加することにより軸ズレ入射３６により発生する１次モードの発生頻度も大きくなる。なお、軸ズレ入射３６により発生した１次モードは、入力側シングルモード導波路３２内では伝搬に従って減衰するが、小型化に伴いその光路長が短いので、完全に減衰する前に矩形マルチモード導波路３１に入射する。

このように、多チャンネル化した場合には、方向性結合３５や軸ズレ３６によって、矩形マルチモード導波路３１には０次モードだけでなく１次モードも入力されることになるので、矩形マルチモード導波路３１内の高次モードが増加してしまう。

図６は、矩形マルチモード導波路３１における、１次モード入力光量割合（Ｒ_１）と入力位置（Ｃｈ０、±Ｃｈ１、±Ｃｈ２、±Ｃｈ３：Ｃｈ０が矩形マルチモード導波路３１の入力端面の幅方向の中心位置）を変数とした場合の、ＭＭＩのセルフイメージング条件時の出力波形(波形包絡線：理論計算結果、波形：ＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ−ＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅＴｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ）シミュレーション結果)を示している。なお、図６上部に記載の波形は各Ｃｈの入力波形を示し、ＦＤＴＤシミュレーション結果が理論計算結果よりも減衰が早いのは、ＦＤＴＤの計算時間の短縮と計算機への負荷の低減を図る目的で伝搬モードの群遅延の大きい高調波成分の減衰を大きくしたモデルを使用しているためである。

このように、矩形マルチモード導波路３１への１次モードの入力は、ＭＭＩにおいて横方向のアンバランスに起因する出力変動を引き起こし、更なるパルス広がりをもたらす。

また、多チャンネル化と小型集積化に伴って、矩形マルチモード導波路３１に接続される入力側シングルモード導波路３２のコア径が小さくなると共に、矩形マルチモード導波路３１の入力面上の幅方向の端の方への入力が増えるので、この影響によっても矩形マルチモード導波路３１内の高次モードが増加する。

本発明は、上記従来の課題を考慮して、多チャンネル化および小型化した場合でも、モード群遅延分散によるパルス幅広がりを低減できる光デバイスを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、第１の本発明は、
矩形マルチモード導波路と、
前記矩形マルチモード導波路の入力縁部の幅方向に各接続部が並ぶように並列して接続された複数のシングルモード導波路と、
出力縁部の幅方向の中心位置に接続される単数の出力側シングルモード導波路と、
前記矩形マルチモード導波路の光路の少なくとも片側の側面に、前記矩形マルチモード導波路のコアから所定の間隔をおいて配置された、光源波長の電磁波吸収体と、を備えた光デバイスであって、
前記所定の間隔は、高次モードの内前記電磁波吸収体で吸収し排除させたいｐ＋１次以上の次数の固有モードの前記コアからの染み出し距離よりも小さく、高次モードの内ｐ次以下の次数の固有モードの前記コアからの染み出し距離よりも大きい、前記矩形マルチモード導波路における０次の固有モード並びに高次モードの内ｐ次以下の次数の固有モードによるマルチモード干渉を行う、光デバイスである。

また、第２の本発明は、
前記電磁波吸収体は、前記矩形マルチモード導波路の前記側面に接して配置されており、
前記所定の間隔は、前記矩形マルチモード導波路の前記側面側のクラッドの厚さである、第１の本発明の光デバイスである。

また、第３の本発明は、
矩形マルチモード導波路と、
前記矩形マルチモード導波路の入力縁部の幅方向に各接続部が並ぶように並列して接続された複数のシングルモード導波路と、
出力縁部の幅方向の中心位置に接続される単数の出力側シングルモード導波路と、
前記矩形マルチモード導波路の前記入力縁部から出力縁部に向かう方向に周期構造を有し、前記矩形マルチモード導波路の光路の少なくとも片側の側面に、前記矩形マルチモード導波路から分離し除去したい高次の固有モードであるｐ次モードが移動できる程度に近接させて配置されたフィルター導波路と、を備えた光デバイスであって、
前記フィルター導波路の前記周期構造の周期から算出される回折格子波数が、前記フィルター導波路の伝搬定数と、ｐ次モードの前記矩形マルチモード導波路における伝搬定数との差の絶対値に等しい、前記矩形マルチモード導波路における０次の固有モード並びに高次モードの内ｐ−１次以下の次数の固有モードによるマルチモード干渉を行う、光デバイスである。

また、第４の本発明は、
前記フィルター導波路の前記矩形マルチモード導波路に近接する部分以外の部分と、前記矩形マルチモード導波路の前記側面を含む平面との間隔は、前記近接する部分と前記矩形マルチモード導波路の前記側面との間隔よりも大きい、第３の本発明の光デバイスである。

また、本発明に関連する第１の発明は、
矩形マルチモード導波路と、
前記矩形マルチモード導波路の入力縁部の幅方向に各接続部が並ぶように並列して接続された複数のシングルモード導波路とを備えた光デバイスであって、
前記複数のシングルモード導波路には、隣接するシングルモード導波路間の距離がモード結合する距離以下となる区間を有するように配置されたものが含まれており、前記区間の光路方向の長さは、その隣接する２つのシングルモード導波路において励振する０次固有モードと１次固有モードとの位相差が２πとなる長さの整数倍である光デバイスである。

また、本発明に関連する第２の発明は、
矩形マルチモード導波路と、
前記矩形マルチモード導波路の入力縁部の幅方向に各接続部が並ぶように並列して接続された複数のシングルモード導波路とを備えた光デバイスであって、
前記複数のシングルモード導波路の少なくともいずれかには、その一部に所定の高次固有モードを減衰させる区間が設けられている光デバイスである。

また、本発明に関連する第３の発明は、
前記所定の高次固有モードは、１次固有モードである、本発明に関連する第２の発明の光デバイスである。

また、本発明に関連する第４の発明は、
前記所定の高次固有モードを減衰させる区間は、前記区間の前後の部分よりもコアの断面が小さく、前記区間のコアの断面は、前記所定の高次固有モードの通過を阻止する程度の大きさである、本発明に関連する第２の発明の光デバイスである。

また、本発明に関連する第５の発明は、
前記所定の高次固有モードを減衰させる区間は、前記区間の前後の部分よりもコアとクラッドとの屈折率差が小さく、前記区間の前記屈折率差は、前記所定の高次固有モードを発生させない程度に小さい、本発明に関連する第２の発明の光デバイスである。

本発明により、多チャンネル化および小型化した場合でも、モード群遅延分散によるパルス幅広がりを低減できる光デバイスを提供できる。

以下、本発明および本発明に関連する発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１（ａ）に、本発明の実施の形態１の光デバイスの概要図を示す。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した矩形マルチモード導波路部分のＡ−Ａ´断面図を示している。

図１（ａ）に示すように、本実施の形態１の光デバイスは、矩形マルチモード導波路１の入力端面に、多チャンネルに対応するための複数の並列した入力側シングルモード導波路２が、各接続位置が矩形マルチモード導波路１の入力端面の幅方向に並ぶように接続されている。そして、各入力側シングルモード導波路２には、それぞれ外部光源４が接続されている。また、矩形マルチモード導波路１の出力端面の幅方向の中心位置に、単数の出力側シングルモード導波路３が接続されている。なお、外部光源４は、例えば光ファイバーなどの伝送路である。

また、矩形マルチモード導波路１の光路に沿った側面に近接して電磁波吸収体１１が設けられている。図１（ｂ）に示すように、矩形マルチモード導波路１は、コア部１４と、コア部１４を取り囲むクラッド部１５で構成されており、電磁波吸収体１１は、矩形マルチモード導波路１のコア部１４からの距離Ｈが、コア部１４からの高次モードの染み出し距離以下となるように配置されている。

なお、電磁波吸収体１１と矩形マルチモード導波路１のコア部１４との間の距離Ｈが、本発明の所定の間隔の一例にあたる。

マルチモード導波路の固有モードのコアからの染み出し距離は、クラッドの減衰定数γ₂の逆数で表現できる。クラッドの減衰定数γ₂は、数１（導波路の運動量保存則）と数２（境界条件）から求められ、モード次数ｐが大きくなるほどγ₂が小さく、すなわち、高次モードになるほどコアからの染み出し距離が大きくなる。

ただし、数１および数２において、κ₁：コアの幅方向の波数、ε₁、ε₂：コア、クラッドの誘電率、μ₁、μ₂：コア、クラッドの透磁率、ω：周波数、ｄ：コア径、とする。

数１および数２から計算されるｐ次モードの染み出し距離以下に電磁波吸収体を配置すれば、ｐ次以上の高次モードを吸収できるので群遅延の大きな高次モードの影響を低減でき、パルス幅広がりを低減できる。

そこで、本実施の形態１の光デバイスは、矩形マルチモード導波路１のコア部１４から電磁波吸収体１１までの距離Ｈが、１次モードの染み出し距離以下となるように、電磁波吸収体１１を配置している。

例えば、０次モードのみを電磁波吸収体１１に吸収させたくない場合には、矩形マルチモード導波路１のコア部１４から電磁波吸収体１１までの距離Ｈを、０次モードの染み出し距離よりも大きく、１次モードの染み出し距離よりも小さい距離とすることで、１次モード以上の高次モードのみを低減させることができる。

なお、電磁波の吸収量（高次モードの減衰量）は伝搬距離に依存するので、図１（ａ）に示すように矩形マルチモード導波路１の導波路長に渡って電磁波吸収体１１を配置する方が効果的である。

また、図１に示した本実施の形態１の光デバイスでは、矩形マルチモード導波路１と電磁波吸収体１１とを接触させずに配置した例で説明したが、矩形マルチモード導波路１と電磁波吸収体１１とを接触させるように配置し、矩形マルチモード導波路１のコア部１４と電磁波吸収体１１との距離Ｈを、矩形マルチモード導波路１の側面部分のクラッド部１５の厚さによって調整するようにしてもよい。このような構成にすることにより、本実施の形態１の光デバイスの作製時の組み付け誤差を低減させることができる。

また、本実施の形態１では、図１（ａ）および（ｂ）に示したように、矩形マルチモード導波路１を、コア部１４の周りにクラッド部１５を設ける構成としたが、矩形マルチモード導波路１をコア部１４のみの構成とし、周囲の空気をクラッド部として用いるような構成にしてもよい。

また、本実施の形態１では、図１（ａ）および（ｂ）に示したように、矩形マルチモード導波路１の両方の側面に電磁波吸収体１１を配置する構成とした。このような構成にした方が、高次モードの低減効果は大きいが、矩形マルチモード導波路１の片側の側面のみに電磁波吸収体１１を設ける構成にしても、高次モードを低減させることができる。

このように、矩形マルチモード導波路の側面に沿って配置する電磁波吸収体の、コアの側面からの距離を制御することで、群遅延の大きい高次モード成分を吸収・排除することができるので、モード群速度分散に起因するパルス幅広がりを低減させることができる。

（実施の形態２）
図２（ａ）に、本発明の実施の形態２の光デバイスの概要図を示す。なお、図１と同じ構成部分には、同じ符号を用いている。

本実施の形態２の光デバイスは、図１に示した実施の形態１の光デバイスと同様に、矩形マルチモード導波路１の入力端面に、多チャンネルに対応するための複数の並列した入力側シングルモード導波路２が、各接続位置が矩形マルチモード導波路１の入力端面の幅方向に並ぶように接続されている。そして、各入力側シングルモード導波路２には、それぞれ外部光源４が接続されている。また、矩形マルチモード導波路１の出力端面の幅方向の中心位置に、単数の出力側シングルモード導波路３が接続されている。

本実施の形態２の光デバイスは、図２（ａ）に示すように、矩形マルチモード導波路１の光路に沿った側面に近接して高調波フィルター導波路１２が設けられている。

高調波フィルター導波路１２は、矩形マルチモード導波路１の側面に近接する部分において、側面方向に固有モードと矩形マルチモード導波路１の高次モード成分の位相差の絶対値の波数を有する長周期回折格子１３構造を有している。そして、高調波フィルター導波路１２の長周期回折格子１３構造が無い部分は、矩形マルチモード導波路１の側面を含む平面との距離が、長周期回折格子１３構造が有る部分におけるその平面との距離よりも大きい形状および配置がされている。つまり、高調波フィルター導波路１２は、長周期回折格子１３構造の無い部分が、矩形マルチモード導波路１の側面を含む平面から遠ざかるように配置されている。高調波フィルター導波路１２をこのように配置することにより、入力側シングルモード導波路２や出力側シングルモード導波路３とのモード結合を防止できる。

図２（ｂ）に、本実施の形態２の光デバイスの矩形マルチモード導波路１と高調波フィルター導波路１２の分散特性を示す。矩形マルチモード導波路１の０次モード１６の分散特性と、吸収（除去）させたい吸収高次モード１７の分散特性を実線で示し、高調波フィルター導波路１２の０次モード１８の分散特性を破線で示している。

高調波フィルター導波路１２の伝搬定数をβ_f、矩形マルチモード導波路１の第ｐ次成分の伝搬定数をβ_pとすると、数３を満足するｐ次成分は、高調波フィルター導波路１２の長周期回折格子１３部分（周期：λ）で、矩形マルチモード導波路１から高調波フィルター導波路１２に移動し、矩形マルチモード導波路１から分離される。つまり、高調波フィルター導波路１２の長周期回折格子１３部分の周期λから算出される回折格子波数Ｇと、高調波フィルター導波路１２の伝搬定数β_fとの差の絶対値に等しい伝搬定数β_pを有する第ｐ次成分が、矩形マルチモード導波路１から分離され除去される。

なお、本実施の形態２では、わかり易く説明するために高調波フィルター導波路１２をシングルモードとしたが、数３を満足するβ_fが存在すればマルチモードであってもよい。

また、図２（ａ）では、わかり易く説明するために、矩形マルチモード導波路１の片方の側面にのみ高調波フィルター導波路１２を設けた構成で説明したが、矩形マルチモード導波路１の両方の側面に高調波フィルター導波路１２を設ける構成にしてもよく、その場合、さらに大きな効果が得られる。

このように、矩形マルチモード導波路の側面に沿って長周期回折格子を近接して配置することで、群遅延の大きい高次モード成分を吸収・排除することができるので、モード群速度分散に起因するパルス幅広がりを低減することができる。

（実施の形態３）
図３に、本発明に関連する発明の実施の形態３の光デバイスの概要図を示す。なお、図１と同じ構成部分には、同じ符号を用いている。

本実施の形態３の光デバイスは、図１に示した実施の形態１の光デバイスと同様に、矩形マルチモード導波路１の入力端面に、多チャンネルに対応するための複数の並列した入力側シングルモード導波路２０が、各接続位置が矩形マルチモード導波路１の入力端面の幅方向に並ぶように接続されている。そして、各入力側シングルモード導波路２０には、それぞれ外部光源４が接続されている。また、矩形マルチモード導波路１の出力端面の幅方向の中心位置に、単数の出力側シングルモード導波路３が接続されている。

ここで、本実施の形態３の複数の入力側シングルモード導波路２０は、各隣接する２本の入力側シングルモード導波路２０がモード結合する程度に近接する方向性結合区間７が、それらの隣接する２本の入力側シングルモード導波路において励振する０次固有モード５と１次固有モード６の位相差が２πとなる光路長を有している。また、方向性結合区間７では、各入力側シングルモード導波路２０は互いに平行に配置されている。

隣接する２本の入力側シングルモード導波路２０間でモード結合する場合の、その２本の入力側シングルモード導波路２０間の距離は、コアからの染み出し距離によって決まるので、光デバイスの具体的な構成が決まれば算出できる。

なお、方向性結合区間７とは、図５で説明した方向性結合３５が生じる区間であり、本発明に関連する発明の、隣接するシングルモード導波路間の距離がモード結合する距離以下となる区間の一例にあたる。

本実施の形態３の光デバイスは、入力側シングルモード導波路２０の方向性結合区間７の光路長を上記のような長さとしたことにより、隣接する入力側シングルモード導波路２０間のモード結合による影響を低減している。

入力側シングルモード導波路２０の方向性結合区間７の光路長をこのように設定することにより、隣接する入力側シングルモード導波路２０間のモード結合による影響を低減できるメカニズムについて、以下に説明する。

矩形マルチモード導波路１の幅Ｗの入力面に接続される複数の入力側シングルモード導波路２０の、隣接する導波路間の間隔Ｄは、Ｗとチャンネル数Ｎに依存するので、小型・集積化に伴って小さくなるＷと大きくなるＮによってＤは小さくなる。その結果、矩形マルチモード導波路１の入力面の近傍では、入力側シングルモード導波路２０は、隣接する入力側シングルモード導波路２０との間でモード結合し、その結合する区間が方向性結合区間７となる。

したがって、モード結合理論によると、０次モード５と１次モード６が生じ、伝搬に従って干渉により、最大光量がビート（うなり）長の周期で隣接する入力側シングルモード導波路２０間を往復する。このビート長は、０次モード５と１次モード６の位相差が２π時に相当するので、方向性結合区間７がこのビート長の整数倍であれば、矩形マルチモード導波路１の入力端において、干渉による最大光量が元の入力側シングルモード導波路２０に戻るので、実質上モード結合の影響が避けられる。

したがって、本実施の形態３では、方向性結合区間７の光路長が、励振する０次固有モード５と１次固有モード６の位相差が２πとなる長さであるとして説明したが、方向性結合区間７の光路長が、位相差が２πとなる長さの整数倍であれば、同様の効果が得られる。

このように、矩形マルチモード導波路の入力面に並列結合し、隣接する入力側シングルモード導波路の近接したモード結合する区間（方向性結合区間）の光路長を、０次固有モードと１次固有モードとの位相差が２πとなるようにすることで、矩形マルチモード導波路へ入力する１次モードを排除できるので、モード群速度分散に起因するパルス幅広がりおよびチャンネル間バラツキを低減することができる。

（実施の形態４）
図４に、本発明に関連する発明の実施の形態４の光デバイスの概要図を示す。なお、図１と同じ構成部分には、同じ符号を用いている。

本実施の形態４の光デバイスは、図１に示した実施の形態１の光デバイスと同様に、矩形マルチモード導波路１の入力端面に、多チャンネルに対応するための複数の並列した入力側シングルモード導波路２１が、各接続位置が矩形マルチモード導波路１の入力端面の幅方向に並ぶように接続されている。そして、各入力側シングルモード導波路２１には、それぞれ外部光源４が接続されている。また、矩形マルチモード導波路１の出力端面の幅方向の中心位置に、単数の出力側シングルモード導波路３が接続されている。

本実施の形態４の入力側シングルモード導波路２１は、図４に示すように、隣接する入力側シングルモード導波路２１間の間隔が離れた区間、すなわち方向性結合区間ではない区間の一部において、コアの断面を狭小化した狭小部分１０を設けている。

図５で説明したように、外部光源４から入力側シングルモード導波路２１へ入射する際に、軸ズレ入射３６した場合には、０次モード８以外に１次モード９が発生する。

本実施の形態４の入力側シングルモード導波路２１に設けた狭小部分１０は、各外部光源４からの入力側シングルモード導波路２１への軸ズレ入射３６に起因する１次モード９を減衰（放射）させる構造を有している。

入力側シングルモード導波路２１のコア径が小さくなると、数２のκ₁ｄも小さくなるため、数２を満たすｐの値も小さくなる。つまり、コア径が小さくなることにより高次モードが発生しなくなるので、狭小部分１０を設けたことにより、矩形マルチモード導波路１への入射光の１次モードを減衰させることができる。

また、狭小部分１０を設ける代わりに、入力側シングルモード導波路２１の一部においてコアとクラッドの屈折率差を小さくする構造を設けて、同様に１次モードを減衰させてもよい。

コアとクラッドの屈折率差を小さくすると、数１の右辺が小さくなり数２のκ₁ｄも小さくなり、数２を満たすｐの値も小さくなる。したがって、コアとクラッドの屈折率差を小さくした部分を入力側シングルモード導波路２１に設けた場合にも、矩形マルチモード導波路１への入射光の１次モードを減衰させることができる。

このように、入力側シングルモード導波路の一部において、コアの断面を狭小化したり、コアとクラッドの屈折率差を小さくすることにより、光源との軸ズレ結合によって生じた１次モードを入力側シングルモード導波路内で減衰（放射）させることで矩形マルチモード導波路へ入力する１次モードを排除できるので、モード群速度分散に起因するパルス幅広がりおよびチャンネル間バラツキを低減することができる。

以上に説明したように、本発明により、ＭＭＩのＳｅｌｆＩｍａｇｉｎｇ現象を利用した光デバイスにおいて、ＭＭＩを起こす矩形マルチモード導波路のコアから染み出しの大きなモード群遅延の大きな高次モードを外部から吸収することで伝送速度を制限するモード群速度分散によるパルス幅広がりを低減できる。また、矩形マルチモード導波路へ入力する１次成分を低減することで入力位置に対する反対称性によるパルス広がりおよびバラツキを低減できる。

したがって、本発明の光デバイスを用いることにより、集積化を行っても伝送速度を向上できるので、集積化を行っても伝送速度が低下しない光デバイスを実現できる。

本発明に係る光デバイスは、多チャンネル化および小型化した場合でも、モード群遅延分散によるパルス幅広がりを低減できる効果を有し、マルチモード干渉を利用した光回路や光カプラーに使用される光デバイス等として有用である。

（ａ）本発明の実施の形態１の光デバイスの概要図、（ｂ）本発明の実施の形態１の光デバイスのＡ−Ａ´断面図本発明の実施の形態２の光デバイスの概要図本発明の実施の形態２の光デバイスの、矩形マルチモード導波路と高調波フィルター導波路の分散特性を示す図本発明に関連する発明の実施の形態３の光デバイスの概要図本発明に関連する発明の実施の形態４の光デバイスの概要図従来の光デバイスにおいて、矩形マルチモード導波路を多チャンネル化した場合に入力光に１次モードが発生するメカニズムを説明するための概要図矩形マルチモード導波路における、１次モード入力と出力波形の変化の関係を示す図

符号の説明

１矩形マルチモード導波路
２、２０、２１入力側シングルモード導波路
３出力側シングルモード導波路
４外部光源
５０次モード（方向性結合区間）
６１次モード（方向性結合区間）
７方向性結合区間
８０次モード
９１次モード（軸ズレ起因）
１０狭小部分
１１電磁波吸収体
１２高調波フィルター導波路
１３長周期回折格子
１４コア部
１５クラッド部
１６０次モード
１７吸収高次モード
１８０次モード（高周波フィルター導波路）
３５方向性結合
３６軸ズレ

Claims

矩形マルチモード導波路と、
前記矩形マルチモード導波路の入力縁部の幅方向に各接続部が並ぶように並列して接続された複数のシングルモード導波路と、
出力縁部の幅方向の中心位置に接続される単数の出力側シングルモード導波路と、
前記矩形マルチモード導波路の光路の少なくとも片側の側面に、前記矩形マルチモード導波路のコアから所定の間隔をおいて配置された、光源波長の電磁波吸収体と、を備えた光デバイスであって、
前記所定の間隔は、高次モードの内前記電磁波吸収体で吸収し排除させたいｐ＋１次以上の次数の固有モードの前記コアからの染み出し距離よりも小さく、高次モードの内ｐ次以下の次数の固有モードの前記コアからの染み出し距離よりも大きい、前記矩形マルチモード導波路における０次の固有モード並びに高次モードの内ｐ次以下の次数の固有モードによるマルチモード干渉を行う、光デバイス。
前記電磁波吸収体は、前記矩形マルチモード導波路の前記側面に接して配置されており、
前記所定の間隔は、前記矩形マルチモード導波路の前記側面側のクラッドの厚さである、請求項１に記載の光デバイス。
矩形マルチモード導波路と、
前記矩形マルチモード導波路の入力縁部の幅方向に各接続部が並ぶように並列して接続された複数のシングルモード導波路と、
出力縁部の幅方向の中心位置に接続される単数の出力側シングルモード導波路と、
前記矩形マルチモード導波路の前記入力縁部から出力縁部に向かう方向に周期構造を有し、前記矩形マルチモード導波路の光路の少なくとも片側の側面に、前記矩形マルチモード導波路から分離し除去したい高次の固有モードであるｐ次モードが移動できる程度に近接させて配置されたフィルター導波路と、を備えた光デバイスであって、
前記フィルター導波路の前記周期構造の周期から算出される回折格子波数が、前記フィルター導波路の伝搬定数と、ｐ次モードの前記矩形マルチモード導波路における伝搬定数との差の絶対値に等しい、前記矩形マルチモード導波路における０次の固有モード並びに高次モードの内ｐ−１次以下の次数の固有モードによるマルチモード干渉を行う、光デバイス。
前記フィルター導波路の前記矩形マルチモード導波路に近接する部分以外の部分と、前記矩形マルチモード導波路の前記側面を含む平面との間隔は、前記近接する部分と前記矩形マルチモード導波路の前記側面との間隔よりも大きい、請求項３に記載の光デバイス。