專利名稱：包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，更具體地說涉及包括所謂的多模干涉型(MMIMulti-Mode Interference)光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著最近以因特網(wǎng)為開端的多媒體通信的發(fā)展，面向高速、大容量通信的波分復(fù)用(WDMWavelength Division Multiplexing)技術(shù)的研究興盛起來。在構(gòu)筑WDM通信系統(tǒng)方面成為重要的光學(xué)部件之一的有將具有多個波長的光合并或分離的光合分波器。從低成本化及小型化且高性能化的觀點出發(fā)，該光合分波器在基板上由石英(玻璃)和聚合物等形成，并實際安裝光收發(fā)信號器而實現(xiàn)集成化。
作為光合分波器，已知有濾光器型、方向性耦合器型或馬赫-曾德干涉器型。
對于有利于模塊小型化的濾光器型，以往，已知有專利文獻1(特開平8-190026號)等中記載的濾光器型光合分波器。即，如圖19所示，專利文獻1中記載的濾光器型光合分波器使直線光波導(dǎo)401及402相交，且在其相交部設(shè)有濾光器404。在該光合分波器中，利用濾光器404的對波長透射及反射特性，而將WDM信號合并或分離為反射光和透射光。在該濾光器型光合分波器中，有時需要設(shè)計成以2θ角度相交的兩個光波導(dǎo)401和402的光軸交點403在濾光器404的等效反射中心面405上一致。再有，在圖19中，光波導(dǎo)401、402及430的中心軸分別表示為標記406、407及408。
在該濾光器型光合分波器中，多模干涉型光波導(dǎo)內(nèi)設(shè)置反射構(gòu)件，例如，有代表性的為濾光器。在利用該反射構(gòu)件所產(chǎn)生的反射光的光學(xué)系統(tǒng)中，需要減小對所述反射構(gòu)件的設(shè)置位置偏差的公差。即，以反射構(gòu)件的設(shè)置位置偏差為根據(jù)的該多模干涉型光波導(dǎo)的光的傳播特性變化必須極小。在使用反射構(gòu)件所產(chǎn)生的反射光的情況下，反射構(gòu)件的位置偏差至少為入射光到該反射構(gòu)件的距離的2倍的光路。因此，為確保足夠的傳播特性，必須使對所述反射構(gòu)件的設(shè)置位置偏差的公差極小。
為解決專利文獻1中記載的濾光器型光合分波器的反射構(gòu)件的位置偏差對光傳播效率產(chǎn)生很大影響的問題，專利文獻3(特開2002-6155號)提出了以下的光合分波器。即，專利文獻3提出了一種光合分波器，其特征在于，其至少具有第1、第2及第3光波導(dǎo)、能以多模進行光傳播的第4光波導(dǎo)以及在所述第4光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向上相交地設(shè)置的濾光器，所述第1光波導(dǎo)連接于所述第4光波導(dǎo)的第1端面上，所述第2及第3各光波導(dǎo)連接到與所述第4光波導(dǎo)的所述第1端面相對的第2端面的預(yù)定各位置處，所述第4光波導(dǎo)的第1端面及第2端面是與各該第4光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交的端面，所述第4光波導(dǎo)是能以多模進行光的傳播的光波導(dǎo)，其通過來自所述第2及第3光波導(dǎo)中任一光波導(dǎo)的第1波長的光輸入在所述第4光波導(dǎo)內(nèi)的光的傳播，而在經(jīng)所述濾光器透射后使與所述第1波長的光輸入對應(yīng)的光可以傳播，而且來自所述第2及第3光波導(dǎo)中任一光波導(dǎo)的第2波長的光輸入經(jīng)在所述濾光器的反射，而可在所述第2及第3光波導(dǎo)內(nèi)的沒有光輸入的光波導(dǎo)內(nèi)使與所述第2波長的光輸入對應(yīng)的光傳播。
即，如圖20至圖22所示，專利文獻3所公開的光合分波器在預(yù)定的基板520例如硅(Si)基板520上使用折射率不同的兩種氟化聚酰亞胺樹脂來形成光波導(dǎo)。該光波導(dǎo)至少具有第1覆蓋層521、芯區(qū)域522及第2覆蓋層523而構(gòu)成。這里，524是濾光器插入用的槽。此時，如果表示各層厚度的實例，則下部覆蓋層521的厚度是5μm，芯522的厚度是6.5μm，上部覆蓋層523的厚度是15μm。芯和覆蓋層的折射率比為0.3％。
如圖21所示，合分波部具有多模干涉型光波導(dǎo)510和第1光波導(dǎo)511、第2光波導(dǎo)512及第3光波導(dǎo)513。多模干涉型光波導(dǎo)的寬度W是25μm，長度L是1200μm，光波導(dǎo)間的間隔是5μm。此外，3個光波導(dǎo)511、512、513的寬度是6.5μm。
濾光器515是對入射角0度的光反射1.31μm的光且使波長1.55μm的光透射的介質(zhì)多層膜濾光器515。其厚度為15μm。該介質(zhì)多層膜濾光器515是普通濾光器，在多模干涉型光波導(dǎo)的中央部插入到寬度15μm的槽524中，并用UV(紫外線)(未圖示)固定。該槽524可由切割鋸形成。第2及第3光波導(dǎo)512、513在與多模干涉型光波導(dǎo)的連接部532及533互相之間平行或大體平行。
如圖21及22所示，專利文獻3中記載的光合分波器的工作原理為，在多模干涉型光波導(dǎo)的一個端面上，多個光波導(dǎo)即光波導(dǎo)512及513設(shè)置于預(yù)定的個別位置上。多模干涉型光波導(dǎo)510中，光的峰值位置隨著光的前進而在與光的行進方向正交的方向上移動。
即，濾光器配置為相對于在多模干涉型光波導(dǎo)中進行導(dǎo)波的多模光的行進方向垂直或大體垂直。其結(jié)果，即使從一個光波導(dǎo)例如所述光波導(dǎo)513入射的光到達所述濾光器，也不會成為有害的漏光且不會產(chǎn)生雜音。
再有，在專利文獻3中記載的多模干涉型光波導(dǎo)中并排布置濾光器等薄膜光學(xué)器件來使用的光波導(dǎo)中，由于導(dǎo)向薄膜光學(xué)器件的光的入射角接近0度，所以可實際消除薄膜光學(xué)器件中的反射光或透射光的偏振相關(guān)損耗(PDLpolarization dependent loss)，而且，具有可降低PDL的效果。
另一方面，在利用不設(shè)置薄膜光學(xué)器件等而使用的普通多模干涉型光波導(dǎo)(以下簡稱為MMI)的光波導(dǎo)中，MMI部分的寬度一定，且使入射光波導(dǎo)和出射光波導(dǎo)的寬度相同，入射光波導(dǎo)和出射光波導(dǎo)的位置關(guān)系通常相對于MMI的中心軸對稱(例如，參照專利文獻2特開2000-22135號)。這利用了自收斂效果。
具有專利文獻3公開的光合分波器及光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)解決了必須使對專利文獻1公開的光合分波器的反射構(gòu)件的設(shè)置位置偏差的公差極小的制造上的困難性和由此產(chǎn)生的制造成本的問題。但是，光合分波器的尺寸較大，且在為滿足使用上的要求而縮小尺寸時，光的傳播效率顯著降低，且光波導(dǎo)相互間可能發(fā)生漏光。
另一方面，在如專利文獻3中記載般在MMI部分設(shè)置與光軸垂直方向的槽并設(shè)置薄膜光學(xué)器件的情況下，本發(fā)明人觀察到入射端的光波的場在出射端沒有適當(dāng)?shù)厥諗?。即，在如專利文獻3記載般構(gòu)成合分波器的情況下，存在應(yīng)出射的波長光在出射端成為輻射損失而插入損失下降，不應(yīng)出射的波長的光漏入光波導(dǎo)中而使隔離下降的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于現(xiàn)有技術(shù)的光合分波器的所述問題而研制，其目的是相對現(xiàn)有技術(shù)的光合分波器，提供一種可不提高實際制造成本但可減小容積的、包括光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種包括光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，該光波導(dǎo)可確保高的光傳播效率且減小光波導(dǎo)之間的光的泄漏并使高精度的光通信成為可能。
本發(fā)明的又一目的是提供一種包括光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，該光波導(dǎo)不出現(xiàn)應(yīng)出射的波長光在出射端成為輻射損失而使插入損失下降，以及不應(yīng)出射的波長的光漏入光波導(dǎo)中而使隔離下降。
本發(fā)明的包括光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)具體構(gòu)成如下。再有，本發(fā)明的“光波導(dǎo)的寬度”意指光波導(dǎo)的芯寬度。
(第1發(fā)明)一種包括光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)，在所述第4及第5多模光波導(dǎo)之間具有與所述第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件，所述第1光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第4多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面，所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第5多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面；所述第4及第5多模光波導(dǎo)的在與光的行進方向正交的方向上的寬度不同。
在第1發(fā)明中，通過使所述第4及第5多模光波導(dǎo)的在與光的行進方向正交的方向上的寬度不同，可相對于對由所述濾光器反射并在所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件間耦合的、主要僅透過第5多模光波導(dǎo)的波長的光最適當(dāng)?shù)乃龅?多模光波導(dǎo)的長度L5及寬度W5的決定獨立地選擇對透過所述第4及第5多模光波導(dǎo)兩者的波長的光和主要僅透過所述第4多模光波導(dǎo)的波長的光最適當(dāng)?shù)乃龅?多模光波導(dǎo)的長度L4及寬度W4，所以可實現(xiàn)對多個波長的特性的兼容。因此，例如，在波長1.31μm的光和波長1.55μm的光那樣所使用的波長差異較大的情況下，效果特別顯著。具體地，減小對經(jīng)過所述濾光器透射的波長的信號光的損失，并可增大串?dāng)_光的損失。
在第1發(fā)明中，第4及第5多模光波導(dǎo)的在與光的行進方向正交的方向上的寬度，與其它參數(shù)比較，對與光的最大值的行進方向正交的方向的移動給予大的影響。因此，第1發(fā)明具有大的設(shè)計自由度，具有可確保高的光傳播效率的效果。
(第2發(fā)明)其特征在于，所述第4多模光波導(dǎo)的與光的行進方向正交的方向上的寬度比所述第5多模光波導(dǎo)的與光的行進方向正交的方向上的寬度大。
通過所述第4多模光波導(dǎo)的與光的行進方向正交的方向上的寬度主要比所述第5多模光波導(dǎo)的與光的行進方向正交的方向上的寬度大，可相對于對由所述濾光器反射并在所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件間耦合的、主要僅透過第5多模光波導(dǎo)的波長的光最適當(dāng)?shù)乃龅?多模光波導(dǎo)的長度L5及寬度W5的決定獨立地選擇對透過所述第4及第5多模光波導(dǎo)兩者的波長的光和主要僅透過所述第4多模光波導(dǎo)的波長的光最適當(dāng)?shù)乃龅?多模光波導(dǎo)的長度L4及寬度W4，所以可實現(xiàn)對多個波長的特性的兼容。
特別地，從第2光輸入輸出構(gòu)件向第1光輸入輸出構(gòu)件透射的光可適當(dāng)?shù)亟档陀稍O(shè)置所述濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件所產(chǎn)生的過剩損失。因此，例如，在波長1.31μm的光從第1光輸入輸出構(gòu)件向第2光輸入輸出構(gòu)件透射，且波長1.49μm的光從第2光輸入輸出構(gòu)件向第1光輸入輸出構(gòu)件透射的情況下，對波長1.31μm的光的插入損失的效果特別大。具體地，減小對經(jīng)過所述濾光器透射的波長的信號光的損失，并可增大串?dāng)_光的損失。
(第3發(fā)明)其特征在于，與連接了對輸入到所述第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件的光中應(yīng)效率最好地傳播的光進行輸入的光輸入輸出構(gòu)件的多模光波導(dǎo)的光的行進方向正交的方向上的寬度，比與其它多模光波導(dǎo)的光的行進方向正交的方向上的寬度小。
第3發(fā)明通過具有所述特征而可構(gòu)成多模光波導(dǎo)，以有選擇地、且低損失地使所使用的多個波長中的應(yīng)最有效率地傳播的光根據(jù)用途透射。
此外，光雖然在光波導(dǎo)內(nèi)不在與光的行進方向正交的方向上較大地漫射，但在濾光器設(shè)置構(gòu)件即空間內(nèi)，具有在同一方向上較大地漫射的傾向。因此，在第3發(fā)明中，入射到光輸入輸出構(gòu)件的光可從與光的行進方向正交的方向?qū)挾刃〉亩嗄９獠▽?dǎo)效率良好地入射到與光的行進方向正交的方向?qū)挾却蟮亩嗄９獠▽?dǎo)，且具有可保持高的光傳播效率的效果。
(第4發(fā)明)其特征在于，所述第4多模光波導(dǎo)的在與光的行進方向正交的方向上的寬度和所述第5多模光波導(dǎo)的在與光的行進方向正交的方向上的寬度為5μm以上20μm以下。
在第4發(fā)明中，在所述第4多模光波導(dǎo)的與光的行進方向正交的方向上的寬度和所述第5多模光波導(dǎo)的與光的行進方向正交的方向上的寬度超過20μm的情況下，存在沿包括光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)的光的行進方向的長度變長的問題。在所述第4多模光波導(dǎo)的與光的行進方向正交的方向上的寬度和所述第5多模光波導(dǎo)的與光的行進方向正交的方向上的寬度不滿5μm的情況下，為構(gòu)成多模光波導(dǎo)而需要增大覆蓋層和芯的折射率比，且不能使用通常的單模光纖來作為光輸入輸出構(gòu)件。反之，即使使用通常的單模光纖來作為光輸入輸出構(gòu)件，也存在耦合損失過大，且不能有效率地使光傳播的問題。
在第4發(fā)明中，在多模光波導(dǎo)的寬度不滿5μm的情況下，與連接到該多模光波導(dǎo)的光輸入輸出構(gòu)件的耦合損失變大，結(jié)果導(dǎo)致插入損失的增大。在多模光波導(dǎo)的寬度超過20μm的情況下，該多模光波導(dǎo)的長度變大，該部分光波導(dǎo)元件尺寸變長。在光波導(dǎo)元件尺寸變長時，傳播損失增大該量，結(jié)果將導(dǎo)致插入損失的增大。
(第5發(fā)明)一種包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)，在所述第4及第5多模光波導(dǎo)之間具有與所述第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件，所述第1光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第4多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面，所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第5多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面；第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線間隔的1/2和第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線與第1光輸入輸出構(gòu)件向所述第4多模光波導(dǎo)的輸入輸出中心位置的間隔不同。
在第5發(fā)明中，通過使第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線間隔的1/2和第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線與第1光輸入輸出構(gòu)件向所述第4多模光波導(dǎo)的輸入輸出中心位置的間隔不同，可相對于對由所述濾光器反射并在所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件間耦合的、主要僅透過第5多模光波導(dǎo)的波長的光最適當(dāng)?shù)乃龅?及第3光輸入輸出構(gòu)件的輸入輸出位置的中心線間隔的1/2D的決定獨立地選擇對透過所述第4及第5多模光波導(dǎo)兩者的波長的光和主要僅透過所述第4多模光波導(dǎo)的波長的光最適當(dāng)?shù)牡?及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線與第1光輸入輸出構(gòu)件向所述第4多模光波導(dǎo)的輸入輸出中心位置的間隔，所以可實現(xiàn)對多個波長的特性的兼容。所以可實現(xiàn)對多個波長的特性的兼容。因此，例如，在波長1.31μm的光和波長1.55μm的光那樣所使用的波長差異較大的情況下，效果特別顯著。具體地說，減小對經(jīng)過所述濾光器透射的波長的信號光的損失，并可增大串?dāng)_光的損失。
在第5發(fā)明中，將第2、第3光輸入輸出構(gòu)件作為曲線光波導(dǎo)，擴大兩輸入輸出構(gòu)件間的間隔的同時，將第1光輸入輸出構(gòu)件作為光纖和直線光波導(dǎo)時，由于可得到最適當(dāng)?shù)鸟詈蠐p失，所以與將全部輸入輸出構(gòu)件作為曲線光波導(dǎo)的情況相比，可減小尺寸?？赏ㄟ^減小尺寸來降低傳播損失，結(jié)果可降低插入損失。
在第5發(fā)明中，在使第1光輸入輸出構(gòu)件為直線狀光波導(dǎo)或光學(xué)的情況下，具有較大的設(shè)計自由度，并具有可確保高的光傳播效率的效果。再有，第5發(fā)明中，光輸入輸出構(gòu)件不是筆直的，具有來自一個光輸入輸出構(gòu)件的漏光入射到另一光輸入輸出構(gòu)件而含有有害信號的可能減少的效果。
(第6發(fā)明)
一種包括光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)，在所述第4及第5多模光波導(dǎo)之間具有與所述第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件，所述第1光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第4多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面，所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第5多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面；所述第1光輸入輸出構(gòu)件的與光的行進方向正交的方向的寬度和所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件的與光的行進方向正交的方向的寬度中的至少一個不同。
根據(jù)第6發(fā)明，可相對于對在所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件間耦合的、主要僅透過第5多模光波導(dǎo)的波長的光最適當(dāng)?shù)乃龅?及第3光輸入輸出構(gòu)件的光的行進方向正交的方向的寬度的決定獨立地選擇對透過所述第4及第5多模光波導(dǎo)兩者的波長的光和主要僅透過所述第4多模光波導(dǎo)的波長的光最適當(dāng)?shù)牡?光輸入輸出構(gòu)件向所述第4多模光波導(dǎo)的光的行進方向正交的方向的寬度，所以可實現(xiàn)對多個波長的特性的兼容。因此，例如，在波長1.31μm的光和波長1.55μm的光那樣所使用的波長差異較大的情況下，效果特別顯著。具體地說，減小信號光對經(jīng)過所述濾光器透射的波長的損失，并可增大串?dāng)_光的損失。
在第6發(fā)明中，將第2、第3光輸入輸出構(gòu)件作為曲線光波導(dǎo)，擴大兩輸入輸出構(gòu)件間的間隔的同時，將第1光輸入輸出構(gòu)件作為光纖和直線光波導(dǎo)時，由于可得到最適當(dāng)?shù)鸟詈蠐p失，所以與將全部輸入輸出構(gòu)件作為曲線光波導(dǎo)的情況相比，可減小尺寸?？赏ㄟ^減小尺寸來降低傳播損失，結(jié)果可降低插入損失。
在第6發(fā)明中，在使第1光輸入輸出構(gòu)件為直線狀光波導(dǎo)或光學(xué)的情況下，具有較大的設(shè)計自由度，并具有可確保高的光傳播效率的效果。
(第7發(fā)明)其特征在于，所述第1光輸入輸出構(gòu)件的在與光的行進方向正交的方向上的寬度比所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件的在與光的行進方向正交的方向上的寬度中的至少一個小。
(第8a發(fā)明)其特征在于，第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線間隔的1/2和第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線與第1光輸入輸出構(gòu)件向所述第4多模光波導(dǎo)的輸入輸出中心位置的間隔不同。
(第8b發(fā)明)一種包括光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)，在所述第4及第5多模光波導(dǎo)之間具有與所述第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件，所述第1光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第4多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面，所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第5多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面；所述第3光輸入輸出構(gòu)件的在與光的行進方向正交的方向上的寬度和所述第2光輸入輸出構(gòu)件的在與光的行進方向正交的方向上的寬度不同。
(第9發(fā)明)其特征在于，第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線間隔的1/2比第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線與第1光輸入輸出構(gòu)件向所述第4多模光波導(dǎo)的輸入輸出中心位置的間隔大。
通過具有所述特征，第9發(fā)明可擴大第2及第3光輸入輸出構(gòu)件間的間隙。由于第2及第3光輸入輸出構(gòu)件通常非常接近，所以在用光波導(dǎo)形成這些輸入輸出構(gòu)件的情況下，第2及第3光輸入輸出構(gòu)件的間隙過窄，制造偏差對特性的影響也變大。但是，根據(jù)第9發(fā)明，可避免該問題，并可實現(xiàn)制造特性穩(wěn)定的光波導(dǎo)。
第9發(fā)明還具有較大的設(shè)計自由度，并具有可確保高的光傳播效率的效果。再有，第9發(fā)明中，光輸入輸出構(gòu)件不是筆直的，具有來自一個光輸入輸出構(gòu)件的漏光入射到另一光輸入輸出構(gòu)件而含有有害信號的可能減少的效果。
(第9a發(fā)明)一種包括光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)，在所述第4及第5多模光波導(dǎo)之間具有與所述第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件，所述第1光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第4多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面，所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第5多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面；在第4多模光波導(dǎo)的光的行進方向上延伸的中心線偏離在第5多模光波導(dǎo)的光的行進方向上延伸的中心線。
(第9b發(fā)明)一種包括光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)，在所述第4及第5多模光波導(dǎo)之間具有與所述第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件，所述第1光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第4多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面，所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第5多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面；在第4多模光波導(dǎo)的光的行進方向上延伸的中心線偏離第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線。
(第10發(fā)明)一種包括光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)，在所述第4及第5多模光波導(dǎo)之間具有與所述第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件，所述第1光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第4多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面，所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第5多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面；
所述濾光器使第1透射光和第2透射光透射并將第3反射光反射，從第1光輸入輸出構(gòu)件入射的第1透射光入射到第2光輸入輸出構(gòu)件并被抑制向第1及第3光輸入輸出構(gòu)件入射，從第2光輸入輸出構(gòu)件入射的第3反射光入射到第3光輸入輸出構(gòu)件并被抑制向第1及第2光輸入輸出構(gòu)件入射；從第2光輸入輸出構(gòu)件入射的第2透射光向第1光輸入輸出構(gòu)件入射并被抑制向第2及第3光輸入輸出構(gòu)件入射。
在所述說明中，“抑制入射”意指與入射的光輸入輸出構(gòu)件相比充分地抑制入射。具體地說，根據(jù)信號的種類、傳播距離等，入射光量的比理想的為10dB以上。更理想的為25dB以上。
在第10發(fā)明中，光學(xué)系統(tǒng)通過配置于FTTH(Fiber To The Home)的家庭側(cè)，將第1光輸入輸出構(gòu)件連接到ONU(Optical Network Unit)，將第2光輸入輸出構(gòu)件連接到來自局側(cè)的光纖，將第3光輸入輸出構(gòu)件連接到V-ONU(Video ONU)，而可提供用1芯光纖同時接收數(shù)據(jù)通信和圖像通信的系統(tǒng)。
該情況下，通過具有所述構(gòu)成的特征，可降低數(shù)據(jù)信號的損失，并可降低圖像信號中混入數(shù)據(jù)信號的程度。
根據(jù)第10發(fā)明，可使來自光輸入輸出構(gòu)件的光有效地入射到預(yù)定的光輸入輸出構(gòu)件，并具有可實現(xiàn)光利用效率高且光傳播精度高的光通信的效果。
(第11發(fā)明)一種包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)，在所述第4及第5多模光波導(dǎo)之間具有與所述第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件，所述第1光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第4多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面，所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第5多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面；所述濾光器使第1透射光和第2透射光透射并將第3反射光反射，從第1光輸入輸出構(gòu)件入射的第2透射光入射到第2光輸入輸出構(gòu)件并被抑制向第1及第3光輸入輸出構(gòu)件入射；
從第2光輸入輸出構(gòu)件入射的第1透射光入射到第1光輸入輸出構(gòu)件并被抑制向第2及第3光輸入輸出構(gòu)件入射，從第3光輸入輸出構(gòu)件入射的第3反射光向第2光輸入輸出構(gòu)件入射并被抑制向第1及第3光輸入輸出構(gòu)件入射。
在第11發(fā)明中，配置于FTTH的家庭側(cè)，將第1光輸入輸出構(gòu)件連接到OLT(Optical Line Terminal)，將第2光輸入輸出構(gòu)件連接到來自局側(cè)的光纖，將第3光輸入輸出構(gòu)件連接到V-OLT(Video OLT)，從而可提供用1芯光纖同時發(fā)送數(shù)據(jù)的雙向通信和圖像發(fā)送的系統(tǒng)。該情況下，可降低數(shù)據(jù)信號的損失，并可降低數(shù)據(jù)信號對圖像信號的發(fā)送的不良影響。
根據(jù)第11發(fā)明，來自光輸入輸出構(gòu)件的光可有效地入射到預(yù)定的光輸入輸出構(gòu)件，并具有實現(xiàn)光利用效率高且光傳播精度高的光通信的效果。
(第12發(fā)明)一種光學(xué)系統(tǒng)，其使第10發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)和第11發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)成為一對，且第2光輸入輸出構(gòu)件之間通過光纖等光學(xué)地耦合。
(第13發(fā)明)一種包括光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)，在所述第4及第5多模光波導(dǎo)之間具有與所述第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件，所述第1光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第4多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面，所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第5多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面；所述濾光器使第1反射光和第2反射光反射并將第3透射光透射，從第2光輸入輸出構(gòu)件入射的第2反射光入射到第3光輸入輸出構(gòu)件并被抑制向第1及第2光輸入輸出構(gòu)件入射，從第2光輸入輸出構(gòu)件入射的第3透射光入射到第1光輸入輸出構(gòu)件并被抑制向第2及第3光輸入輸出構(gòu)件入射；從第3光輸入輸出構(gòu)件入射的第1反射光向第2光輸入輸出構(gòu)件入射并被抑制向第1及第3光輸入輸出構(gòu)件入射。
根據(jù)第13發(fā)明，通過光學(xué)系統(tǒng)配置于FTTH的家庭側(cè)，將第3光輸入輸出構(gòu)件連接到ONU，將第2光輸入輸出構(gòu)件連接到來自局側(cè)的光纖，將第3光輸入輸出構(gòu)件連接到V-ONU(Video ONU)，從而可提供用1芯光纖同時接收數(shù)據(jù)通信和圖像通信的系統(tǒng)。該情況下，通過具有所述構(gòu)成的特征，可降低數(shù)據(jù)信號的損失，并可降低圖像信號中混入數(shù)據(jù)信號的程度。
根據(jù)第13發(fā)明，來自光輸入輸出構(gòu)件的光可有效地入射到預(yù)定的光輸入輸出構(gòu)件，并具有實現(xiàn)光利用效率高且光傳播精度高的光通信的效果。
(第14發(fā)明)一種包括光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)，在所述第4及第5多模光波導(dǎo)之間具有與所述第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件，所述第1光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第4多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面，所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第5多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面；所述濾光器使第1反射光和第2反射光反射并將第3透射光透射，從第1光輸入輸出構(gòu)件入射的第3透射光入射到第2光輸出構(gòu)件并被抑制向第1及第3光輸入輸出構(gòu)件入射；從第2輸入輸出構(gòu)件入射的第1反射光入射到第3光輸入輸出構(gòu)件并被抑制向第1及第2光輸入輸出構(gòu)件入射；從第3光輸入輸出構(gòu)件入射的第2反射光向第2光輸入輸出構(gòu)件入射并被抑制向第1及第3光輸入輸出構(gòu)件入射。
根據(jù)第14發(fā)明，通過光學(xué)系統(tǒng)配置于FTTH的局側(cè)，將第3光輸入輸出構(gòu)件連接到OLT(Optical Line Terminal)，將第2光輸入輸出構(gòu)件連接到來自家庭側(cè)的光纖，將第1光輸入輸出構(gòu)件連接到V-OLT(Video OLT)，從而可提供用1芯光纖同時發(fā)送數(shù)據(jù)的雙向通信和圖像發(fā)送的系統(tǒng)。該情況下，可降低數(shù)據(jù)信號的損失，并可降低數(shù)據(jù)信號對圖像信號的發(fā)送的不良影響。
根據(jù)第14發(fā)明，來自光輸入輸出構(gòu)件的光可有效地入射到預(yù)定的光輸入輸出構(gòu)件，并具有實現(xiàn)光利用效率高且光傳播精度高的光通信的效果。
(第15發(fā)明)一種光學(xué)系統(tǒng)，其使第13發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)和第14發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)成為一對，且第2光輸入輸出構(gòu)件之間通過光纖等光學(xué)地耦合。
(第16發(fā)明)一種光學(xué)系統(tǒng)，其使第10發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)和第14發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)成為一對，且第2光輸入輸出構(gòu)件之間通過光纖等光學(xué)地耦合。
(第17發(fā)明)一種光學(xué)系統(tǒng)，其使第11發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)和第13發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)成為一對，且第2光輸入輸出構(gòu)件之間通過光纖等光學(xué)地耦合。
(第18發(fā)明)一種包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)，在所述第4及第5多模光波導(dǎo)之間具有與所述第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件，所述第1光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第4多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面，所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第5多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面；在將所述第4及第5多模光波導(dǎo)在光的行進方向上的長度分別設(shè)定為L4及L5時，100μm≤L4+L5≤800μm50μm≤L4+L5≤400μm在第18發(fā)明中，在L5不滿50μm的情況下，不但多模光波導(dǎo)的合分波能力不足，而且經(jīng)過第5多模光波導(dǎo)透射并由濾光器反射的光的適當(dāng)傳播不能進行。第2及第3光輸入輸出構(gòu)件間的插入損失增大，同時，返回光變大且系統(tǒng)不穩(wěn)定。
在L5超過400μm的情況下，光波導(dǎo)元件尺寸變長。因此導(dǎo)致傳播損失的增大。
在L4+L5不滿100μm的情況下，不但多模光波導(dǎo)的合分波能力不足，而且經(jīng)過第4及第5多模光波導(dǎo)透射并由濾光器反射的光的適當(dāng)傳播不能進行。
在L4+L5超過800μm的情況下，光波導(dǎo)元件尺寸變長。因此導(dǎo)致傳播損失的增大。
根據(jù)第18發(fā)明，可縮小多模光波導(dǎo)的光的行進方向長度并可實現(xiàn)較小的光學(xué)系統(tǒng)，且具有可有效率地量產(chǎn)并可降低光學(xué)系統(tǒng)的制造成本的效果。
(第19發(fā)明)一種包含第1～第18發(fā)明的光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件是單模光波導(dǎo)。
(第20發(fā)明)一種包含第1～第18發(fā)明的光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，第1光輸入輸出構(gòu)件是光纖，第2及第3光輸入輸出構(gòu)件是單模光波導(dǎo)。
(第21發(fā)明)包含所述光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，是在所述濾光器設(shè)置構(gòu)件上設(shè)置濾光器的光合分波器。
濾光器可以是僅使期望波長的光透射的波長選擇濾光器，也可以是反射鏡，還可以是半反射鏡，又可以是可通過施加電場等來調(diào)節(jié)光的吸收的光吸收濾光器。
根據(jù)本發(fā)明的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，相對現(xiàn)有技術(shù)的光合分波器，由于實際制造的成本不上升但可縮小大小，所以具有使從一個基板的產(chǎn)量增加等小型化所產(chǎn)生的效果。
根據(jù)本發(fā)明的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，具有能提供包括可確保高光傳播效率、且減小光波導(dǎo)相互間的光泄漏并使高精度光通信成為可能的光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，具有消除了應(yīng)出射的波長光在出射端成為輻射損失且插入損失下降，不應(yīng)出射的波長的光漏入光波導(dǎo)中并使隔離下降的效果。
具體實施例方式
下面根據(jù)附圖來對用于實施本發(fā)明的優(yōu)選方式進行說明。
(第1實施方式)包括專利文獻3等公開的現(xiàn)有光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)其MMI部分是一定的寬度。第1實施方式中，使MMI部分的寬度在薄膜光學(xué)器件兩側(cè)不同而構(gòu)成。
在僅將現(xiàn)有MMI的構(gòu)造簡單地與薄膜光學(xué)器件組合的構(gòu)造中，性能下降的現(xiàn)象的原因是，在插入薄膜光學(xué)器件的槽部分與相鄰的MMI部分不同，相對于芯在上下方向及左右方向上不存在覆蓋層，光波的封閉效果消失。由此產(chǎn)生的光波場的攝動可認為對出射端的收斂光的場形狀產(chǎn)生影響。于是，第1實施方式通過使構(gòu)造最適當(dāng)化以補償承受攝動的MMI中的傳播光的場，或者符合收斂光的場形狀、收斂位置地配置入射光波導(dǎo)和出射光波導(dǎo)來解決問題。即，MMI部分的薄膜光學(xué)器件通過調(diào)整MMI部分的寬度而使承受透射或反射后攝動的場形狀接近于不插入薄膜光學(xué)器件的狀態(tài)。
第1實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)10，其所述第4及第5多模光波導(dǎo)的與光的行進方向正交的方向的寬度不同，且第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線間隔的1/2和第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線與第1光輸入輸出構(gòu)件向所述第4多模光波導(dǎo)的輸入輸出中心位置的間隔不同。
如圖1所示，第1實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)10的構(gòu)成具有第1光輸入輸出構(gòu)件12、第2光輸入輸出構(gòu)件14及第3光輸入輸出構(gòu)件16、能以多模傳播光的第4多模光波導(dǎo)20及第5多模光波導(dǎo)22，在所述第4多模光波導(dǎo)20及第5多模光波導(dǎo)22之間具有與所述第4多模光波導(dǎo)20及第5多模光波導(dǎo)22內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器24用的濾光器設(shè)置構(gòu)件26，所述第1光輸入輸出構(gòu)件12連接到所述第4多模光波導(dǎo)20的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件26相反一側(cè)的端面，所述第2光輸入輸出構(gòu)件14及第3光輸入輸出構(gòu)件16連接于所述第5多模光波導(dǎo)22的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件26相反一側(cè)的端面。
第1光輸入輸出構(gòu)件12、第2光輸入輸出構(gòu)件14及第3光輸入輸出構(gòu)件16是單模光波導(dǎo)。第1光輸入輸出構(gòu)件12也可以是光纖。
將所述第4多模光波導(dǎo)20的光的行進方向的長度設(shè)為L4，并將與光的行進方向正交的方向的寬度設(shè)為W4。將所述第5多模光波導(dǎo)22的光的行進方向的長度設(shè)為L5，并將與光的行進方向正交的方向的寬度設(shè)為W5。
將第2光輸入輸出構(gòu)件14及第3光輸入輸出構(gòu)件16向所述第5多模光波導(dǎo)22的輸入輸出位置的中心線間隔的1/2設(shè)為D5。將第2光輸入輸出構(gòu)件14及第3光輸入輸出構(gòu)件16向所述第5多模光波導(dǎo)22的輸入輸出位置的中心線O與第1光輸入輸出構(gòu)件12向所述第4多模光波導(dǎo)4的輸入輸出中心位置的間隔設(shè)為D4。在本實施方式中，中心線O與第4及第5多模光波導(dǎo)20、22的中心線一致。
濾光器24使用對于入射角0度的光使第1波長1.31μm及第2波長1.49μm的光透射并將波長1.55μm的光反射的介質(zhì)多層膜濾光器24。其可用于所述第1發(fā)明、第2發(fā)明、第3發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)。
濾光器厚度為25μm?；迨?.1至1.0mm的玻璃基板或5至10μm的聚酰亞胺基板。也可制造沒有基板的濾光器，并可在本發(fā)明中使用。
作為濾光器24，可使用對于入射角0度的光使第1波長1.31μm及第2波長1.49μm的光反射并將波長1.55μm的光透射的介質(zhì)多層膜濾光器24。其可用于所述第4發(fā)明、第5發(fā)明、第6發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)。
第1實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)10的各尺寸如下第4多模光波導(dǎo)20的光的行進方向的長度L4＝412.5μm第5多模光波導(dǎo)22的光的行進方向的長度L5＝242.5μm第4多模光波導(dǎo)20的與行進方向正交方向的寬度W4＝17.2μm第5多模光波導(dǎo)22的與行進方向正交方向的寬度W5＝16.8μm第2光輸入輸出構(gòu)件14及第3光輸入輸出構(gòu)件16向所述第5多模光波導(dǎo)22的輸入輸出位置的中心線O與第1光輸入輸出構(gòu)件12向所述第4多模光波導(dǎo)4的輸入輸出中心位置的間隔D4＝4.7μm第2光輸入輸出構(gòu)件14及第3光輸入輸出構(gòu)件16向所述第5多模光波導(dǎo)22的輸入輸出位置的中心線間隔的1/2D5＝5.15μm第1～第3光輸入輸出構(gòu)件12、14、16的與光的行進方向正交方向的寬度6.2μm第1實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)10的光波導(dǎo)過剩損失如下從第1光輸入輸出構(gòu)件到第2光輸入輸出構(gòu)件(波長1.31μm)-0.6dB從第1光輸入輸出構(gòu)件到第3光輸入輸出構(gòu)件(波長1.31μm)-49dB從第2光輸入輸出構(gòu)件到第1光輸入輸出構(gòu)件(波長1.49μm)-0.6dB
(第2實施方式)第2實施方式，使MMI部分的寬度W在薄膜光學(xué)器件兩側(cè)不同而構(gòu)成。
此外，使以往為對稱的入射光波導(dǎo)和出射光波導(dǎo)的位置關(guān)系相對于MMI中心軸為非對稱。
第2實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)110的構(gòu)成如圖2所示，對于與第1實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)10相同的構(gòu)成標以相同標記并省略其說明。
第2實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)110，其與第4及第5多模光波導(dǎo)的光的行進方向正交的方向的寬度W相等，且第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線間隔的1/2D5和第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線與第1光輸入輸出構(gòu)件向所述第4多模光波導(dǎo)的輸入輸出中心位置的間隔D4不同。
第2實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)110的各尺寸如下第4多模光波導(dǎo)20的與行進方向正交方向的寬度W4＝16.8μm第5多模光波導(dǎo)22的與行進方向正交方向的寬度W5＝16.8μm其它構(gòu)成及尺寸與第1實施方式相同。
第2光輸入輸出構(gòu)件14及第3光輸入輸出構(gòu)件16向所述第5多模光波導(dǎo)22的輸入輸出位置的中心線O與第1光輸入輸出構(gòu)件12向所述第4多模光波導(dǎo)4的輸入輸出中心位置的間隔D4＝4.7μm第2光輸入輸出構(gòu)件14及第3光輸入輸出構(gòu)件16向所述第5多模光波導(dǎo)22的輸入輸出位置的中心線間隔的1/2D5＝5.15μm第2實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)10的光波導(dǎo)過剩損失如下從第1光輸入輸出構(gòu)件到第2光輸入輸出構(gòu)件(波長1.31μm)-0.7dB從第1光輸入輸出構(gòu)件到第3光輸入輸出構(gòu)件(波長1.31μm)-29dB從第2光輸入輸出構(gòu)件到第1光輸入輸出構(gòu)件(波長1.49μm)-0.7dB(第3實施方式)第3實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)210的構(gòu)成如圖3所示，對于與第1實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)10相同的構(gòu)成標以相同標記并省略其說明。
第3實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)210，其與第4及第5多模光波導(dǎo)的光的行進方向正交的方向的寬度W不同，且第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線間隔的1/2D5和第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線與第1光輸入輸出構(gòu)件向所述第4多模光波導(dǎo)的輸入輸出中心位置的間隔D4相等。
第3實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)210的各尺寸如下第4多模光波導(dǎo)20的與行進方向正交方向的寬度W4＝17.2μm第5多模光波導(dǎo)22的與行進方向正交方向的寬度W5＝16.8μm其它構(gòu)成及尺寸與第1實施方式相同。
第2光輸入輸出構(gòu)件14及第3光輸入輸出構(gòu)件16向所述第5多模光波導(dǎo)22的輸入輸出位置的中心線O與第1光輸入輸出構(gòu)件12向所述第4多模光波導(dǎo)4的輸入輸出中心位置的間隔D4＝5.15μm第2光輸入輸出構(gòu)件14及第3光輸入輸出構(gòu)件16向所述第5多模光波導(dǎo)22的輸入輸出位置的中心線間隔的1/2D5＝5.15μm第3實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)210的光波導(dǎo)過剩損失如下從第1光輸入輸出構(gòu)件到第2光輸入輸出構(gòu)件(波長1.31μm)-0.9dB從第1光輸入輸出構(gòu)件到第3光輸入輸出構(gòu)件(波長1.31μm)-26dB從第2光輸入輸出構(gòu)件到第1光輸入輸出構(gòu)件(波長1.49μm)-0.7dB(第4實施方式)通過使以往為相同寬度的到MMI的入射光波導(dǎo)的寬度W和出射光波導(dǎo)的寬度W不同而構(gòu)成。第4實施方式構(gòu)成為將連接到MMI的出射光波導(dǎo)部分的寬度調(diào)整為承受透過MMI部分的薄膜光學(xué)器件或反射后的攝動的場形狀并與連接到入射端的光波導(dǎo)部分的寬度不同。如此構(gòu)成降低了MMI部分和出射光波導(dǎo)部分的耦合損失。例如，在著眼于從第1光輸入輸出構(gòu)件向第2光輸入輸出構(gòu)件傳播的光的情況下，在著眼于從第2光輸入輸出構(gòu)件向第3光輸入輸出構(gòu)件傳播的光的情況下，及在著眼于從第3光輸入輸出構(gòu)件向第2光輸入輸出構(gòu)件傳播的光的情況下，使這些光輸入輸出構(gòu)件的寬度不同，理想的是使出射側(cè)的寬度比入射側(cè)的寬度大。
第4實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)310的構(gòu)成如圖4所示，對于與第1實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)10相同的構(gòu)成標以相同標記并省略其說明。
第4實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)310，其所述第1光輸入輸出構(gòu)件的與光的行進方向正交方向的寬度W與第2及第3光輸入輸出構(gòu)件的與光的行進方向正交的方向的寬度W中至少一個不同，且理想的是，第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線間隔的1/2D5和第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線與第1光輸入輸出構(gòu)件向所述第4多模光波導(dǎo)的輸入輸出中心位置的間隔不同。
如圖4所示，第4實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)310的數(shù)據(jù)如下。將所述第1光輸入輸出構(gòu)件12的與光的行進方向正交方向的寬度設(shè)為W1，將第2光輸入輸出構(gòu)件14的與光的行進方向正交方向的寬度設(shè)為W2，將第3光輸入輸出構(gòu)件16的與光的行進方向正交方向的寬度設(shè)為W3。
第1光輸入輸出構(gòu)件的與光的行進方向正交方向的寬度W1＝6.2μm第2光輸入輸出構(gòu)件的與光的行進方向正交方向的寬度W2＝6.4μm第3光輸入輸出構(gòu)件的與光的行進方向正交方向的寬度W3＝6.4μm第4多模光波導(dǎo)20的光的行進方向的長度L4＝445μm第5多模光波導(dǎo)22的光的行進方向的長度L5＝274μm第4多模光波導(dǎo)20的與行進方向正交方向的寬度W4＝18.2μm第5多模光波導(dǎo)22的與行進方向正交方向的寬度W5＝18.2μm第2光輸入輸出構(gòu)件14及第3光輸入輸出構(gòu)件16向所述第5多模光波導(dǎo)22的輸入輸出位置的中心線O與第1光輸入輸出構(gòu)件12向所述第4多模光波導(dǎo)20的輸入輸出中心位置的間隔D4＝4.44μm第2光輸入輸出構(gòu)件14及第3光輸入輸出構(gòu)件16向所述第5多模光波導(dǎo)22的輸入輸出位置的中心線間隔的1/2D5＝5.2μm第4實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)410的光波導(dǎo)過剩損失如下從第1光輸入輸出構(gòu)件到第2光輸入輸出構(gòu)件(波長1.31μm)-0.7dB從第1光輸入輸出構(gòu)件到第3光輸入輸出構(gòu)件(波長1.31μm)-55dB從第2光輸入輸出構(gòu)件到第1光輸入輸出構(gòu)件(波長1.49μm)-0.8dB
(第5實施方式)圖5所示的第5實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)320，其使從第4多模光波導(dǎo)20的中心線O1到第2光輸入輸出構(gòu)件14的輸入輸出中心位置的距離D6和到第3光輸入輸出構(gòu)件16的輸入輸出中心位置的距離D7不同。第5多模光波導(dǎo)22的中心線與第4多模光波導(dǎo)20的中心線O1一致。
第5實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)320的實施例如下第1光輸入輸出構(gòu)件的與光的行進方向正交方向的寬度W1＝6.2μm第2光輸入輸出構(gòu)件的與光的行進方向正交方向的寬度W2＝6.4μm第3光輸入輸出構(gòu)件的與光的行進方向正交方向的寬度W3＝6.4μm第4多模光波導(dǎo)20的光的行進方向的長度L4＝445μm第5多模光波導(dǎo)22的光的行進方向的長度L5＝274μm第4多模光波導(dǎo)20的與行進方向正交方向的寬度W4＝18.2μm第5多模光波導(dǎo)22的與行進方向正交方向的寬度W5＝18.2μm第4及第5多模光波導(dǎo)20、22的中心線O1和第1光輸入輸出構(gòu)件12向第4多模光波導(dǎo)20的輸入輸出中心位置的間隔D4＝4.44μm第4及第5多模光波導(dǎo)20、22的中心線O1和第2光輸入輸出構(gòu)件14向第5多模光波導(dǎo)22的輸入輸出中心位置的間隔D6＝5.15μm第4及第5多模光波導(dǎo)20、22的中心線O1和第3光輸入輸出構(gòu)件16向第5多模光波導(dǎo)22的輸入輸出中心位置的間隔D7＝5.25μm該實施例使第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向第5多模光波導(dǎo)22的輸入輸出位置的中心線O相對于第4多模光波導(dǎo)20的中心線O1偏離。
所述實施例的光學(xué)系統(tǒng)320的光波導(dǎo)過剩損失如下從第1光輸入輸出構(gòu)件到第2光輸入輸出構(gòu)件(波長1.31μm)-0.7dB從第1光輸入輸出構(gòu)件到第3光輸入輸出構(gòu)件(波長1.31μm)-55dB從第2光輸入輸出構(gòu)件到第1光輸入輸出構(gòu)件(波長1.49μm)-0.8dB從第2光輸入輸出構(gòu)件到第3光輸入輸出構(gòu)件(波長1.55μm)-0.4dB從第2光輸入輸出構(gòu)件到第2光輸入輸出構(gòu)件(波長1.55μm)-43dB從該實施例可知，通過使D6和D7不同地構(gòu)成，可降低從第2光輸入輸出構(gòu)件14到第3光輸入輸出構(gòu)件16的光波導(dǎo)過剩損失。
因此，可在接近(ァクセス)系光通信中使用第5實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，特別地，可適當(dāng)?shù)厥褂糜谠谏闲袛?shù)據(jù)信號中使用1.31μm波長帶、在下行數(shù)據(jù)信號中使用1.49μm波長帶、在下行視頻信號中使用1.55μm波長帶的光通信系統(tǒng)。
此外，在所述實施例中，可僅使第3光輸入輸出構(gòu)件的與光的行進方向正交方向的寬度W3從6.4μm變?yōu)?.4μm或8.4μm。再有，W3＝8.4μm時，第3光輸入輸出構(gòu)件16的芯在寬度方向上跨越第5多模光波導(dǎo)22的芯而延伸(參照圖11)。在增大第3光輸入輸出構(gòu)件16的寬度W3的情況下，從光學(xué)系統(tǒng)320的第2光輸入輸出構(gòu)件14向第3光輸入輸出構(gòu)件傳播的波長1.55μm的光的過剩損失，與所述實施例比較，分別在W3＝7.4μm的情況下和W3＝8.4μm的情況下進一步降低0.01dB。通過如此般調(diào)整第3光輸入輸出構(gòu)件16的與光的行進方向正交方向的寬度W3而可進一步降低從第2光輸入輸出構(gòu)件14向第3光輸入輸出構(gòu)件傳播的光的過剩損失。
(第6實施方式)包括圖6所示的第6實施方式的光學(xué)系統(tǒng)330，第5多模光波導(dǎo)22的中心線O2相對于第4多模光波導(dǎo)20的中心線O1在與光的行進方向正交的方向上偏離，從第5多模光波導(dǎo)22的中心線O2到第2光輸入輸出構(gòu)件14的輸入輸出中心位置的距離D8和第3光輸入輸出構(gòu)件16的輸入輸出中心位置的距離D9不同。
(第7實施方式)包括圖7所示的第7實施方式的光學(xué)系統(tǒng)340與包括第6實施方式的光學(xué)系統(tǒng)330同樣，第5多模光波導(dǎo)22的中心線O2相對于第4多模光波導(dǎo)20的中心線O1在與光的行進方向正交的方向上偏離，從第5多模光波導(dǎo)22的中心線O2到第2光輸入輸出構(gòu)件14的輸入輸出中心位置的距離D8和到第3光輸入輸出構(gòu)件16的輸入輸出中心位置的距離D9不同。第5多模光波導(dǎo)22在使其中心線O2偏離的方向上超越第4多模光波導(dǎo)20而存在。
如第6實施方式及第7實施方式所示，通過第5多模光波導(dǎo)22的中心線O2相對于第4多模光波導(dǎo)20的中心線O1偏離，可降低第1光輸入輸出構(gòu)件12和第2光輸入輸出構(gòu)件14之間的光波導(dǎo)過剩損失，并可增大從第1光輸入輸出構(gòu)件向第3光輸入輸出構(gòu)件16的光波導(dǎo)過剩損失且抑制串?dāng)_。
(設(shè)計順序)在第1實施方式中，本發(fā)明的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計順序最初如圖8的圖5多模光波導(dǎo)鏡像圖所示般，將濾光器24假定為反射鏡，形成第5多模光波導(dǎo)22、第2光輸入輸出構(gòu)件14及第3光輸入輸出構(gòu)件16的鏡像，即第5多模光波導(dǎo)鏡像22M、第2光輸入輸出構(gòu)件鏡像14M及第3光輸入輸出構(gòu)件鏡像16M。在圖8的第5多模光波導(dǎo)鏡像圖所示的構(gòu)成中，為使從第2光輸入輸出構(gòu)件14入射的第3反射光最大地入射到第3光輸入輸出構(gòu)件鏡像16M，及來自第2光輸入輸出構(gòu)件14的第3反射光最少地入射到第2光輸入輸出構(gòu)件鏡像14M，確定第5多模光波導(dǎo)22的光的行進方向的長度L5、與光的行進方向正交方向的寬度W5以及第2光輸入輸出構(gòu)件14和第3光輸入輸出構(gòu)件16向第5多模光波導(dǎo)22的輸入輸出位置的中心線間隔1/2D5。
在進一步提高從第2光輸入輸出構(gòu)件14入射并入射到第3光輸入輸出構(gòu)件16的第3反射光的光量的情況下，進一步調(diào)整第3光輸入輸出構(gòu)件鏡像16M(第3光輸入輸出構(gòu)件16)的與光的行進方向正交的方向的寬度W3，例如，如圖9所示，增大其寬度W3。這樣，可進一步減小從第2光輸入輸出構(gòu)件傳播到第3光輸入輸出構(gòu)件的光量的損失。
與之相反，在進一步提高從第3光輸入輸出構(gòu)件16入射并入射到第2光輸入輸出構(gòu)件14的光的光量的情況下，進一步調(diào)整第2光輸入輸出構(gòu)件14的與光的行進方向正交的方向的寬度W2，例如，增大其寬度W2。這樣，可進一步減小從第3光輸入輸出構(gòu)件16傳播到第2光輸入輸出構(gòu)件14的光量的損失。
在調(diào)整第2或第3光輸入輸出構(gòu)件14、16的與光的行進方向正交的方向的寬度時，為防止第2或第3光輸入輸出構(gòu)件14、16與光纖之間的連接地點處的耦合損失增加，理想的是逐漸調(diào)整第2或第3光輸入輸出構(gòu)件14、16的與光的行進方向正交的寬度且在與光纖的連接地點處整合為光纖的模直徑。例如，如圖10所示，在與第5多模光波導(dǎo)22的連接地點處，在擴大第3光輸入輸出構(gòu)件16的寬度時，使第3光輸入輸出構(gòu)件16的寬度向光纖F逐漸縮小。
接著，除了已確定的第5多模光波導(dǎo)22的光的行進方向的長度L5、與光的行進方向正交方向的寬度W5以及第2光輸入輸出構(gòu)件14和第3光輸入輸出構(gòu)件16向第5多模光波導(dǎo)22的輸入輸出位置的中心線間隔1/2D5之外，如圖1～圖7所示，形成第1光輸入輸出構(gòu)件12及第4多模光波導(dǎo)20。在該構(gòu)成中，為使從第1光輸入輸出構(gòu)件12入射的第1透射光或第2透射光最大地入射到第2光輸入輸出構(gòu)件14，且最小地入射到第3光輸入輸出構(gòu)件16，確定第4多模光波導(dǎo)20的光的行進方向的長度L4、與光的行進方向正交方向的寬度W4以及第2光輸入輸出構(gòu)件14和第3光輸入輸出構(gòu)件16向第5多模光波導(dǎo)22的輸入輸出位置的中心線O與第1光輸入輸出構(gòu)件12向第4多模光波導(dǎo)4的輸入輸出中心位置的間隔D4等。
在增大第3光輸入輸出構(gòu)件16的寬度W3的情況下，例如圖11所示，第3光輸入輸出構(gòu)件16可在寬度方向上超越第5多模光波導(dǎo)22的芯并延伸。同樣地，在增大第2光輸入輸出構(gòu)件14的寬度W2的情況下，例如圖12所示，第2光輸入輸出構(gòu)件14可在寬度方向上超越第5多模光波導(dǎo)22的芯并延伸。
(比較例)比較例的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)360，其所述第4及第5多模光波導(dǎo)的與光波導(dǎo)的光的行進方向正交的方向的寬度相等，而且，第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線間隔的1/2和第2第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線與第1光輸入輸出構(gòu)件向所述第4多模光波導(dǎo)的輸入輸出中心位置的間隔相等。
如圖13所示，比較例的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)360如下。對于與第1實施方式的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)10相同的構(gòu)成，標以相同標記并省略其說明。
第4多模光波導(dǎo)20的與行進方向正交方向的寬度W4＝16.8μm第5多模光波導(dǎo)22的與行進方向正交方向的寬度W5＝16.8μm其它構(gòu)成及尺寸與第1實施方式相同。
第2光輸入輸出構(gòu)件14和第3光輸入輸出構(gòu)件16向第5多模光波導(dǎo)22的輸入輸出位置的中心線O與第1光輸入輸出構(gòu)件12向第4多模光波導(dǎo)4的輸入輸出中心位置的間隔D4＝5.15μm
第2光輸入輸出構(gòu)件14和第3光輸入輸出構(gòu)件16向第5多模光波導(dǎo)22的輸入輸出位置的中心線間隔的1/2D5＝5.15μm比較例的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)10的光波導(dǎo)過剩損失如下從第1光輸入輸出構(gòu)件到第2光輸入輸出構(gòu)件(波長1.31μm)-0.9dB從第1光輸入輸出構(gòu)件到第3光輸入輸出構(gòu)件(波長1.31μm)-26dB從第2光輸入輸出構(gòu)件到第1光輸入輸出構(gòu)件(波長1.49μm)-0.9dB(濾光器設(shè)置構(gòu)件的位置偏差的影響)本發(fā)明的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)中的濾光器設(shè)置構(gòu)件的位置偏差的影響比專利文獻2中記載的實施例的影響小，因此，本發(fā)明的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)可比現(xiàn)有技術(shù)的光合分波器簡易地以低制造成本制造。濾光器設(shè)置構(gòu)件的位置偏差的影響，如圖14所示，在橫軸表示從濾光器的設(shè)計位置的偏移量(μm)，在豎軸表示光損失增加量(dB)。曲線A表示本發(fā)明第1實施方式，曲線B表示專利文獻3的實施例的值。
接著，說明本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的四個適用例。在以下說明中，作為例示，說明包括第1實施方式光學(xué)系統(tǒng)的適用例。
首先，參照圖15，說明作為本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的第1適用例的光放大器。圖15是包括本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的光放大器的概要俯視圖。
光放大器600具有分別包括本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)602、604的兩個基板606、608。第1光學(xué)系統(tǒng)602的第2光輸入輸出構(gòu)件14和第2光學(xué)系統(tǒng)604的第2光輸入輸出構(gòu)件14在其之間通過光纖放大器610連接。光纖放大器610是例如長度1m的摻鉺光纖。此外，第1光學(xué)系統(tǒng)602的第3光輸入輸出構(gòu)件16連接有起振用激光二極管612。第1光學(xué)系統(tǒng)602的濾光器24選擇使第1波長透射并將第2波長反射的濾光器。
在如此構(gòu)成的光放大器600中，在第1光學(xué)系統(tǒng)602中，在從第1光輸入輸出構(gòu)件12入射第1波長光，并從激光二極管612向第3光輸入輸出構(gòu)件16入射第2波長光時，將這些光合并，并從第2光輸入輸出構(gòu)件14出射。已出射光由光纖放大器610放大。已放大的光在第2光學(xué)系統(tǒng)604中入射到第2光輸入輸出構(gòu)件14后，被分離，例如，使已放大的第1波長光從第1光輸入輸出構(gòu)件12出射。
接著，參照圖16，說明作為本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的第二適用例的CWDM(疏波分復(fù)用(Coarse Wavelength Division Multiplexing))用接收器。圖16是本發(fā)明的包括光學(xué)系統(tǒng)的CWDM用接收器的概要俯視圖。
CWDM用接收器620包括六個光學(xué)系統(tǒng)622a～622f。再有，第4～第6光學(xué)系統(tǒng)622d～622f的濾光器24是反射鏡，所以省略了第1光輸入輸出構(gòu)件。第1～第3光學(xué)系統(tǒng)622a～622c的第3光輸入輸出構(gòu)件16分別連接到第4～第6光學(xué)系統(tǒng)622d～622f的第2光輸入輸出構(gòu)件，且第4及第5光學(xué)系統(tǒng)622d、622e的第3光輸入輸出構(gòu)件16分別連接到第2及第3光學(xué)系統(tǒng)622b、622c的第2光輸入輸出構(gòu)件14。第1光學(xué)系統(tǒng)622a的濾光器24使第1波長光透射，并將第2～第4波長光反射，第2光學(xué)系統(tǒng)622b的濾光器24使第2波長光透射，并將第3及第4波長光反射，第3光學(xué)系統(tǒng)622c的濾光器24使第3波長光透射，并將第4波長光反射。
在如此構(gòu)成的CWDM用接收器620中，在從第1光學(xué)系統(tǒng)622a的第2光輸入輸出構(gòu)件14使第1～第4波長光入射時，從第1～第3光學(xué)系統(tǒng)622a～622c的第1光輸入輸出構(gòu)件12分別出射第1～第3波長光，從第6光學(xué)系統(tǒng)622f的第3光輸入輸出構(gòu)件16出射第4波長光。
與將本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)用于CWDM用接收器的適用例同樣，可將本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)適用于DWDM((密波分復(fù)用)Dense Wavelength DivisionMultiplexing)用接收器。
接著，參照圖17，說明作為本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的第3適用例的交叉型光合分波器的概要俯視圖。圖17是本發(fā)明的包含光學(xué)系統(tǒng)的交叉型光合分波器的概要俯視圖。
交叉型光合分波器640具有在本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)10的第4多模光波導(dǎo)20中添加第4光輸入輸出構(gòu)件642的結(jié)構(gòu)。
在如此構(gòu)成的交叉型光合分波器640中，例如，既可以使光在第4光輸入輸出構(gòu)件642和第3光輸入輸出構(gòu)件16之間傳播，又可以使光在第4光輸入輸出構(gòu)件642和第1光輸入輸出構(gòu)件12之間傳播。
接著，參照圖18，說明作為本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的第4適用例的交叉開關(guān)的概要俯視圖。圖18是包括本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的交叉開關(guān)的概要俯視圖。
交叉開關(guān)660的構(gòu)成為使所述交叉型光合分波器640的濾光器24成為反射鏡662，且使反射鏡662可在第4多模光波導(dǎo)和第5光波導(dǎo)之間的反射位置662a與跟其遠離的透射位置662b之間移動。
在如此構(gòu)成的交叉開關(guān)660中，例如，在反射鏡662位于反射位置662a時，光在第1光輸入輸出構(gòu)件12和第4光輸入輸出構(gòu)件642之間及第2光輸入輸出構(gòu)件14和第3光輸入輸出構(gòu)件16之間傳播，在反射鏡662位于透射位置662b時，光在第1光輸入輸出構(gòu)件12和第2光輸入輸出構(gòu)件14之間及第3光輸入輸出構(gòu)件16和第4光輸入輸出構(gòu)件642之間傳播。


圖1是本發(fā)明的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)的第1實施方式的光學(xué)說明圖。
圖2是本發(fā)明的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)的第2實施方式的光學(xué)說明圖。
圖3是本發(fā)明的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)的第3實施方式的光學(xué)說明圖。
圖4是本發(fā)明的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)的第4實施方式的光學(xué)說明圖。
圖5是本發(fā)明的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)的第5實施方式的光學(xué)說明圖。
圖6是本發(fā)明的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)的第6實施方式的光學(xué)說明圖。
圖7是本發(fā)明的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)的第7實施方式的光學(xué)說明圖。
圖8是用于表示本發(fā)明的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計順序的光學(xué)說明圖。
圖9是用于表示本發(fā)明的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計順序的光學(xué)說明圖。
圖10是用于表示本發(fā)明的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計順序的光學(xué)說明圖。
圖11是用于表示本發(fā)明的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計順序的光學(xué)說明圖。
圖12是用于表示本發(fā)明的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計順序的光學(xué)說明圖。
圖13是包括比較例的光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)說明圖。
圖14是表示濾光器設(shè)置構(gòu)件的位置偏差的影響的曲線圖。
圖15是表示作為本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的第1適用例的光放大器的概要俯視圖。
圖16是表示作為本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的第2適用例的CWDM用接收器的概要俯視圖。
圖17是表示作為本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的第3適用例的交叉型光合分波器的概要俯視圖。
圖18是表示作為本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的第4適用例的光開關(guān)的概要俯視圖。
圖19是專利文獻1中記載的光合分波器的光學(xué)原理說明圖。
圖20是專利文獻3中記載的光合分波器的立體光學(xué)說明圖。
圖21是專利文獻3中記載的光合分波器的光學(xué)原理說明圖。
圖22是專利文獻3中記載的光合分波器的工作說明圖。
圖中10-第1實施方式的光學(xué)系統(tǒng) 12-第1光輸入輸出構(gòu)件14-第2光輸入輸出構(gòu)件 16-第3光輸入輸出構(gòu)件20-第4多模光波導(dǎo) 22-第5多模光波導(dǎo)24-濾光器 26-濾光器設(shè)置構(gòu)件110-第2實施方式的光學(xué)系統(tǒng) 210-第3實施方式的光學(xué)系統(tǒng)310-第4實施方式的光學(xué)系統(tǒng) 320-第5實施方式的光學(xué)系統(tǒng)330-第6實施方式的光學(xué)系統(tǒng) 340-第7實施方式的光學(xué)系統(tǒng)360-比較例的光學(xué)系統(tǒng)
權(quán)利要求
1.一種包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)，在所述第4及第5多模光波導(dǎo)之間具有與所述第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件，所述第1光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第4多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面，所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第5多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面；所述第4及第5多模光波導(dǎo)的在與光的行進方向正交的方向上的寬度不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第4多模光波導(dǎo)的在與光的行進方向正交的方向上的寬度比所述第5多模光波導(dǎo)的在與光的行進方向正交的方向上的寬度大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于連接了將輸入到所述第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件內(nèi)的光中應(yīng)效率最好地傳播的光的光輸入輸出構(gòu)件的多模光波導(dǎo)的在與光的行進方向正交的方向上的寬度比其它多模光波導(dǎo)的在與光的行進方向正交的方向上的寬度小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第4多模光波導(dǎo)的在與光的行進方向正交的方向上的寬度和所述第5多模光波導(dǎo)的在與光的行進方向正交的方向上的寬度為5μm以上20μm以下。
5.一種包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)，在所述第4及第5多模光波導(dǎo)之間具有與所述第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件，所述第1光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第4多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面，所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第5多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面；第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線間隔的1/2和第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線與第1光輸入輸出構(gòu)件向所述第4多模光波導(dǎo)的輸入輸出中心位置的間隔不同。
6.一種包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)，在所述第4及第5多模光波導(dǎo)之間具有與所述第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件，所述第1光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第4多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面，所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第5多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面；所述第1光輸入輸出構(gòu)件的在與光的行進方向正交的方向上的寬度和所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件的在與光的行進方向正交的方向上的寬度中的至少一個不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第1光輸入輸出構(gòu)件的在與光的行進方向正交的方向上的寬度比所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件的在與光的行進方向正交的方向上的寬度中的至少一個小。
8.一種包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)，在所述第4及第5多模光波導(dǎo)之間具有與所述第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件，所述第1光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第4多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面，所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第5多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面；所述第3光輸入輸出構(gòu)件的在與光的行進方向正交的方向上的寬度和所述第2光輸入輸出構(gòu)件的在與光的行進方向正交的方向上的寬度不同。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～4及6～8中任一項所述的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線間隔的1/2和第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線與第1光輸入輸出構(gòu)件向所述第4多模光波導(dǎo)的輸入輸出中心位置的間隔不同。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或9所述的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線間隔的1/2比第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線與第1光輸入輸出構(gòu)件向所述第4多模光波導(dǎo)的輸入輸出中心位置的間隔大。
11.一種包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)，在所述第4及第5多模光波導(dǎo)之間具有與所述第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件，所述第1光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第4多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面，所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第5多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面；在所述第4多模光波導(dǎo)的光的行進方向上延伸的中心線和在所述第5多模光波導(dǎo)的光的行進方向上延伸的中心線偏離。
12.一種包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)，在所述第4及第5多模光波導(dǎo)之間具有與所述第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件，所述第1光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第4多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面，所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第5多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面；在所述第4多模光波導(dǎo)的光的行進方向上延伸的中心線與第2及第3光輸入輸出構(gòu)件向所述第5多模光波導(dǎo)的輸入輸出位置的中心線偏離。
13.一種包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)，在所述第4及第5多模光波導(dǎo)之間具有與所述第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件，所述第1光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第4多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面，所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第5多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面；所述濾光器使第1透射光和第2透射光透射并將第3反射光反射，從第1光輸入輸出構(gòu)件入射的第1透射光入射到第2光輸入輸出構(gòu)件并被抑制向第1及第3光輸入輸出構(gòu)件入射，從第2光輸入輸出構(gòu)件入射的第3反射光入射到第3光輸入輸出構(gòu)件并被抑制向第1及第2光輸入輸出構(gòu)件入射；從第2光輸入輸出構(gòu)件入射的第2透射光向第1光輸入輸出構(gòu)件入射并被抑制向第2及第3光輸入輸出構(gòu)件入射。
14.一種包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)，在所述第4及第5多模光波導(dǎo)之間具有與所述第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件，所述第1光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第4多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面，所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第5多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面；所述濾光器使第1透射光和第2透射光透射并將第3反射光反射，從第1光輸入輸出構(gòu)件入射的第2透射光入射到第2光輸出構(gòu)件并被抑制向第1及第3光輸入輸出構(gòu)件入射；從第2輸入輸出構(gòu)件入射的第1透射光入射到第1光輸入輸出構(gòu)件并被抑制向第2及第3光輸入輸出構(gòu)件入射，從第3光輸入輸出構(gòu)件入射的第3反射光向第2光輸入輸出構(gòu)件入射并被抑制向第1及第3光輸入輸出構(gòu)件入射。
15.一種光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于使權(quán)利要求13中記載的光學(xué)系統(tǒng)和權(quán)利要求14中記載的光學(xué)系統(tǒng)成為一對，且第2光輸入輸出構(gòu)件之間通過光纖等光學(xué)地耦合。
16.一種包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)，在所述第4及第5多模光波導(dǎo)之間具有與所述第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件，所述第1光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第4多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面，所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第5多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面；所述濾光器使第1反射光和第2反射光反射并將第3透射光透射，從第2光輸入輸出構(gòu)件入射的第2反射光入射到第3光輸入輸出構(gòu)件并被抑制向第1及第2光輸入輸出構(gòu)件入射，從第2光輸入輸出構(gòu)件入射的第3透射光入射到第1光輸入輸出構(gòu)件并被抑制向第2及第3光輸入輸出構(gòu)件入射；從第3光輸入輸出構(gòu)件入射的第1反射光向第2光輸入輸出構(gòu)件入射并被抑制向第1及第3光輸入輸出構(gòu)件入射。
17.一種包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)，在所述第4及第5多模光波導(dǎo)之間具有與所述第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件，所述第1光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第4多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面，所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第5多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面；所述濾光器使第1反射光和第2反射光反射并將第3透射光透射，從第1光輸入輸出構(gòu)件入射的第3透射光入射到第2光輸出構(gòu)件并被抑制向第1及第3光輸入輸出構(gòu)件入射；從第2輸入輸出構(gòu)件入射的第1反射光入射到第3光輸入輸出構(gòu)件并被抑制向第1及第2光輸入輸出構(gòu)件入射；從第3光輸入輸出構(gòu)件入射的第2反射光向第2光輸入輸出構(gòu)件入射并被抑制向第1及第3光輸入輸出構(gòu)件入射。
18.一種光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于使權(quán)利要求16中記載的光學(xué)系統(tǒng)和權(quán)利要求17中記載的光學(xué)系統(tǒng)成為一對，且第2光輸入輸出構(gòu)件之間通過光纖等光學(xué)地耦合。
19.一種光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于使權(quán)利要求13中記載的光學(xué)系統(tǒng)和權(quán)利要求17中記載的光學(xué)系統(tǒng)成為一對，且第2光輸入輸出構(gòu)件之間通過光纖等光學(xué)地耦合。
20.一種光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于使權(quán)利要求14中記載的光學(xué)系統(tǒng)和權(quán)利要求16中記載的光學(xué)系統(tǒng)成為一對，且第2光輸入輸出構(gòu)件之間通過光纖等光學(xué)地耦合。
21.一種包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)，在所述第4及第5多模光波導(dǎo)之間具有與所述第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器用的濾光器設(shè)置構(gòu)件，所述第1光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第4多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面，所述第2及第3光輸入輸出構(gòu)件連接到所述第5多模光波導(dǎo)的與所述濾光器設(shè)置構(gòu)件相反一側(cè)的端面；在將所述第4及第5多模光波導(dǎo)在光的行進方向上的長度分別設(shè)定為L4及L5時，100μm≤L4+L5≤800μm50μm≤L4+L5≤400μm。
22.根據(jù)權(quán)利要求1～21任一項所述的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件是單模光波導(dǎo)。
23.根據(jù)權(quán)利要求1～21任一項所述的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于第1光輸入輸出構(gòu)件是光纖，第2及第3光輸入輸出構(gòu)件是單模光波導(dǎo)。
24.根據(jù)權(quán)利要求1～23任一項所述的包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于該包含光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)是在所述濾光器設(shè)置構(gòu)件上設(shè)置了濾光器的光合分波器。
全文摘要
本發(fā)明提供包括可不提高實際制造成本但因減小尺寸而具有獲得數(shù)增加等小型化所產(chǎn)生的效果的光波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)及包括其的光波導(dǎo)。本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)，具有第1、第2及第3光輸入輸出構(gòu)件(12、14、16)和能以多模傳播光的第4及第5多模光波導(dǎo)(20、22)，在第4及第5多模光波導(dǎo)(20、22)之間具有與第4及第5多模光波導(dǎo)內(nèi)的光的行進方向相交地設(shè)置濾光器(24)用的濾光器設(shè)置構(gòu)件(26)。該光學(xué)系統(tǒng)的特征在于，第4及第5多模光波導(dǎo)(20、22)的在與光的行進方向正交的方向上的寬度不同。
文檔編號G02B6/293GK1961231SQ20058001730
公開日2007年5月9日 申請日期2005年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者宮寺信生, 山本禮 申請人:日立化成工業(yè)株式會社