特許 5983479 光素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5983479

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年8月31日

(54)【発明の名称】光素子

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/12 20060101AFI20160818BHJP

   G02B 6/42 20060101ALI20160818BHJP

   H01L 31/10 20060101ALI20160818BHJP

   H01L 31/0232 20140101ALI20160818BHJP

   G02B 5/28 20060101ALI20160818BHJP

   G02B 6/34 20060101ALI20160818BHJP

   G02B 5/18 20060101ALN20160818BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/12 331

   G02B6/12 301

   G02B6/42

   H01L31/10 A

   H01L31/02 C

   G02B5/28

   G02B6/34

   !G02B5/18

【請求項の数】16

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-55721(P2013-55721)

(22)【出願日】2013年3月18日

(65)【公開番号】特開2014-182224(P2014-182224A)

(43)【公開日】2014年9月29日

【審査請求日】2015年11月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000295

【氏名又は名称】沖電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141955

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100085419

【弁理士】

【氏名又は名称】大垣 孝

(72)【発明者】

【氏名】岡山 秀彰

(72)【発明者】

【氏名】岡部 豊

【審査官】 里村 利光

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−９１８６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０８１５３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１０／１４８３１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１０１２４７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平４−２６３２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３２２８５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／１２−６／１４

Ｇ０２Ｂ ６／２６−６／２７、６／３０−６／３４

Ｇ０２Ｂ ６／４２−６／４３

Ｇ０２Ｂ ５／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板に設けられていて、
入射する第１光信号に含まれる、互いに波長の異なる第１〜第Ｎ成分光（Ｎは１以上の整数）を、それぞれ受信する第１〜第Ｎ受光素子と、
前記第１〜第Ｎ成分光と異なる波長の第２光信号の経路を、前記第１光信号と同じ経路に変更して出射するグレーティングと、
前記グレーティングの上側に設けられる波長フィルタブロックと、
反射部材とを備え、
前記波長フィルタブロックは、平行平板な本体と、該本体の一面に設けられた波長フィルタ膜とを備え、
該波長フィルタ膜は、前記第２光信号及び前記第１〜第Ｎ成分光をそれぞれ透過させる第０〜第Ｎ領域を備えており、
前記第０領域は前記第２光信号を透過させ、且つ前記第１〜第Ｎ成分光を反射し、
該反射された第１〜第Ｎ成分光は、前記反射部材と前記第１〜第Ｎ領域との間を反射しながら伝搬する過程で、第ｉ領域（ｉは１〜Ｎの整数）を第ｉ成分光が透過して第ｉ受光素子で受光されることを特徴とする光素子。

【請求項2】

前記第０〜第Ｎ領域は、前記グレーティングからの距離と共に、透過波長が、長波長側へと変化するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光素子。

【請求項3】

前記第ｊ領域（ｊは０〜Ｎの整数）は、低屈折率膜と、該低屈折率膜よりも屈折率が大きい高屈折率膜とが交互に複数段に渡り積層されており、
前記ｊ毎に、前記低屈折率膜の膜厚及び屈折率の何れか一方と、前記高屈折率膜の膜厚及び屈折率の何れか一方とが異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の光素子。

【請求項4】

前記第１〜第Ｎ受光素子が、前記第１光信号の入射方向に沿って、前記基板の主面上に配置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の光素子。

【請求項5】

前記グレーティングに対する前記第２光信号の前記基板の主面での伝搬方向と、前記第１光信号の前記主面での伝搬方向が、非平行であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の光素子。

【請求項6】

前記グレーティングに対する前記第２光信号の前記基板の主面での伝搬方向と、前記第１光信号の前記主面での伝搬方向が、平行であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の光素子。

【請求項7】

前記反射部材が、前記一面に対向する前記本体の他面の設けられた反射膜であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の光素子。

【請求項8】

前記第０領域を有さない以外は前記波長フィルタ膜と同様に第１〜第Ｎ領域を有する第２波長フィルタ膜を、前記一面に対向する前記本体の他面に備え、
前記反射部材が、前記第２波長フィルタ膜を透過する第１〜第Ｎ成分光をそれぞれ、前記波長フィルタ膜に向かって反射する反射鏡であり、該反射鏡が、前記他面側に設けられていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の光素子。

【請求項9】

前記反射部材が、前記波長フィルタ膜が設けられた前記一面に対向する前記本体の他面側に設けられた反射膜と、
前記波長フィルタ膜を透過する第１〜第Ｎ成分光をそれぞれ反射する反射鏡とを備え、
該反射鏡が、前記一面側に設けられていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の光素子。

【請求項10】

前記波長フィルタ膜と等しく構成された第２波長フィルタ膜を、前記一面に対向する前記本体の他面に備え、
前記反射部材が、前記波長フィルタ膜を透過する第１〜第Ｎ成分光を、それぞれ第２波長フィルタ膜に向かって反射する反射鏡であり、該反射鏡が、前記一面側に設けられており、
前記第１〜第Ｎ受光素子が、前記他面側に設けられていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の光素子。

【請求項11】

前記第２光信号が入力される入力端に、前記第２光信号のスポットサイズを変更するためのスポットサイズ変換器を備えることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の光素子。

【請求項12】

前記スポットサイズ変換器と前記グレーティングとの間に光回路が設けられていることを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の光素子。

【請求項13】

前記光回路が、外部変調器であることを特徴とする請求項１２に記載の光素子。

【請求項14】

前記光回路が、外部共振器であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光素子。

【請求項15】

前記グレーティングと、前記第１〜第Ｎ受光素子との間に遮光領域が設けられていることを特徴とする請求項１〜１４の何れか一項に記載の光素子。

【請求項16】

前記基板に発光素子が設けられており、前記第２光信号を前記基板の主面に対して平行に出力することを特徴とする請求項１〜１５の何れか一項に記載の光素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）通信において波長の異なる成分光の合分波に用いる光素子に関する。

【背景技術】

【0002】

加入者側から局側への光伝送（上り通信）と、局側から加入者側への光伝送（下り通信）とを１本の光ファイバで行う光加入者系通信システム（以下、加入者系システムとも称する。）においては、上り通信及び下り通信に異なる波長の光を用いることがある。加入者系システムで現在主流となっているのが、双方向で１Ｇｂｐｓ以上の速度で通信可能なＧＥ−ＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）−Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）である。近年、ＧＥ−ＰＯＮに代わる次世代の技術として、通信に用いる波長の多重度を上げたＷＤＭ−ＰＯＮが検討されている。ＷＤＭ−ＰＯＮでは、原理的には、双方向で１０Ｇｂｐｓを超える通信速度が得られる。

【0003】

ＷＤＭ−ＰＯＮでは、通信に用いる光ファイバの局側及び加入者側の端部にそれぞれ局側終端装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と、加入者側終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）とが設けられる。これらの終端装置には、発光素子、受光素子及び複数波長の光を合分波する波長合分波素子が備えられる。以下、発光素子の一例として、Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ（以下、ＬＤとも称する。）を用い、受光素子の一例として、Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ（以下、ＰＤとも称する。）を用いた場合につき説明する。

【0004】

一般に、光導波路を備えた共通基板に、ＬＤ、ＰＤ、及び波長合分波素子等の各光素子が集積されて光チップが構成されている（例えば、非特許文献１及び特許文献１〜１８参照）。近年、１個の光チップ内で、光素子間は、シリコン（Ｓｉ）を材料とするコアと、Ｓｉとの屈折率差が大きな酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を材料とするクラッドとを用いたＳｉ光導波路で接続させる場合が多い。Ｓｉ光導波路は、コアの屈折率がクラッドの屈折率よりも非常に大きいので、光の閉じ込めが強く、光を１μｍ程度の小さい曲率半径で曲げる湾曲光導波路を形成できる。また、Ｓｉ電子デバイスの加工技術を利用して製造できるために、きわめて微細なサブミクロンの断面構造を実現できる。これらのことから、Ｓｉ光導波路を用いることで光チップを小型化することができる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ ｖｏｌ．１８，ｐ．２３８９１，８ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２０１０

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００３−０２９０９３号公報

【特許文献2】特開２０１０−２８６６８３号公報

【特許文献3】特開平０６−０７５１３７号公報

【特許文献4】特開平０８−１９００２６号公報

【特許文献5】特開平１１−２１８６５１号公報

【特許文献6】特開平１１−２４８９７７号公報

【特許文献7】特開２００３−３２２７３９号公報

【特許文献8】特開２００４−１５７１９２号公報

【特許文献9】特開２００８−２０９９０４号公報

【特許文献10】特開２０１０−２０４３８７号公報

【特許文献11】特開２００５−３０９３７０号公報

【特許文献12】特開２００７−２４３１２１号公報

【特許文献13】特開２０１０−０１４８３１号公報

【特許文献14】国際公開第２００９／０８１５３９号

【特許文献15】特開２００２−１６９０５４号公報

【特許文献16】特開２００３−２４１００６号公報

【特許文献17】特開２００４−０８５８６０号公報

【特許文献18】特開２００４−０８５８６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、ＷＤＭ−ＰＯＮで用いられる受光素子には、波長多重された高速信号を受信する能力が求められる。そのためには、ＰＤには局側から消光比の良い光信号が入力される必要がある。ここで、「消光比」とは、光信号を構成する「１」符号と「０」符号との強度比のことである。

【0008】

一般に、「０」符号の光強度は、ノイズレベルで定まるので、消光比を向上するためには、「１」符号の光強度、すなわち光信号の強度を大きくすれば良い。Ｓｉ光導波路を用いた光チップでは、受信された光信号は、Ｓｉ光導波路によりＰＤに送られる。しかし、Ｓｉ光導波路から出力される光信号の数百ｎｍのビーム径と、ＰＤの約１０μｍφの受光部とでは、サイズが大きく異なるために、光結合効率が低く（−３〜−４ｄＢ）、高速信号の受信に必要な強度が得られなかった。

【0009】

本発明は、このような技術的背景でなされた。従って本発明の目的は、Ｓｉ光導波路を用いることなく、波長多重された光信号を、高速通信に十分な光強度を維持しつつ、波長ごとに設けられたＰＤに入力する光素子を得ることにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

発明者は、鋭意検討の結果、幾何光学的に伝搬経路を設計できる波長フィルタブロックと、場所により透過波長を変化させた波長フィルタ膜とを用いることで上述の目的を達成できることに想到した。

【0011】

従って、この発明の光素子は、共通した基板に設けられた第１〜第Ｎ受光素子と、グレーティングと、波長フィルタブロックと、反射部材とを備える。

【0012】

ここで、第１〜第Ｎ受光素子は、入射する第１光信号に含まれる、互いに波長の異なる第１〜第Ｎ成分光（Ｎは１以上の整数）を、それぞれ受信する。グレーティングは、第１〜第Ｎ成分光と異なる波長の第２光信号の経路を、第１光信号と同じ経路に変更して出射する。波長フィルタブロックは、グレーティングの上側に設けられる。

【0013】

そして、波長フィルタブロックは、平行平板な本体と、本体の一面に設けられた波長フィルタ膜とを有し、この波長フィルタ膜は、第２光信号及び第１〜第Ｎ成分光をそれぞれ透過させる第０〜第Ｎ領域を備えている。ここで、第０領域は第２光信号を透過させ、且つ第１〜第Ｎ成分光を反射する。反射された第１〜第Ｎ成分光は、反射部材と第１〜第Ｎ領域との間を反射しながら伝搬する過程で、第ｉ領域（ｉは１〜Ｎの整数）を第ｉ成分光が透過して第ｉ受光素子で受光される。

【発明の効果】

【0014】

この発明の光素子は、波長多重された下り信号を、Ｓｉ光導波路に拠らずに波長分離しながら、それぞれのＰＤまで伝搬させることができる。その結果、ＷＤＭ−ＰＯＮで要求される高速通信に十分な強度の信号を受信することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態１の光素子の概略的な構造を示す平面図である。

【図2】図１のＩ−Ｉ線に沿った切断端面図である。

【図3】（Ａ）及び（Ｂ）は、実施形態２及び３の光素子の概略的な構造を示す平面図である。

【図4】実施形態４の光素子の概略的な構造を示す端面図である。

【図5】実施形態５の光素子の概略的な構造を示す端面図である。

【図6】実施形態６の光素子の概略的な構造を示す端面図である。

【図7】実施形態７の光素子の概略的な構造を示す端面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。なお、各図では構成要素の形状、大きさ及び配置関係を、この発明が理解できる程度に概略的に示している。また、以下の各実施形態は、この発明の一好適例であり、各構成要素の材質や数値的条件なども、好適な場合の例示に過ぎない。従って、この発明は、以下の各実施形態に何ら限定されない。また、各図において、共通する構成要素には同符号を付し、その説明を省略することもある。

【0017】

［実施形態１］
図１及び図２を参照して、実施形態１の光素子（以下、第１光素子とも称する。）について説明する。図１は、第１光素子の概略的な構造を示す平面図である。図２は、図１のＩ−Ｉ線に沿った切断端面図である。なお、図１では、グレーティングや、ＰＤ等は、波長フィルタブロックに覆われているために直接目視することができないが、強調のために実線で示す。

【0018】

まず、図１を参照して、以下の説明で用いる方向及び寸法を定義する。図１に示したような右手系の直交座標系を考え、Ｘ方向を図が描かれた紙面の左から右に向かう方向とし、長さ方向とも称する。また、Ｚ方向を図が描かれた紙面の裏面から表面に向かう方向とし、高さ方向又は厚み方向とも称する。また、Ｙ方向を図が描かれた紙面の下方から上方に向かう方向とし、幅方向とも称する。そして、Ｘ方向に沿って測った幾何学的長さを「長さ」とも称し、Ｙ方向に沿って測った幾何学的長さを「幅」とも称し、Ｚ方向に沿って測った幾何学的長さを「高さ」又は「厚さ」とも称する。また、伝搬光ＩＮ及びＯＵＴの伝搬する方向に沿った方向を光伝搬方向とする。また、所定の構造体の光伝搬方向に垂直な断面のことを「横断面」と称する。また、この例では、基板の主面は、ＸＹ平面（紙面）に平行に延在する。

【0019】

（構造）
まず、図１及び図２を参照して、第１光素子１０の構造について説明する。なお、ここでは、第１光素子１０が、加入者系システムのＯＮＵで用いられる場合について例示する。図１に示すように、第１光素子１０は、第１〜第Ｎ受光素子４_１〜４_Ｎ（Ｎは１以上の整数）と、グレーティング３Ｇと、波長フィルタブロック６（以下、単にブロック６とも称する。）と、反射部材としての全反射膜１１とを備える。これらの構成要素は、全て共通の基板１に集積されている。なお、第１〜第Ｎ受光素子４_１〜４_Ｎを総称する場合は、単に「受光素子４」とも称する。さらに第１光素子１０は、任意的な構成として、基板１の主面１ａ側に集積された発光素子５を備える。

【0020】

第１光素子１０には、局側から送信された第１光信号ＩＮが、互いに波長（λ_１〜λ_Ｎ）の異なる第１〜第Ｎ成分光を含む下り信号として、光ファイバ１２を通じて入力される。また、第１光素子１０からは、発光素子５から出射された上り信号である第２光信号ＯＵＴが、第１〜第Ｎ成分光と同経路を逆方向に伝搬して光ファイバ１２を介して局側へと出力される。

【0021】

第２光信号ＯＵＴの波長λ_０と、第１光信号ＩＮを構成する第１〜第Ｎ成分光の波長λ_１〜λ_Ｎとは、それぞれ異なっている。以降、第２光信号及び第１〜第Ｎ成分光を、それぞれの波長λ_０〜λ_Ｎを用いて、「第２光信号λ_０」及び「第ｉ成分光λ_ｉ」（ｉは１〜Ｎの整数）とも表す。

【0022】

図１を参照すると、第１〜第Ｎ受光素子４_１〜４_Ｎは、主面１ａ上において、第１光信号ＩＮの入射方向Ｄ_ＩＮに沿った直線上に等間隔に配置されている。第１〜第Ｎ受光素子４_１〜４_Ｎは、波長多重された第１〜第Ｎ成分光λ_１〜λ_Ｎをそれぞれ受光する位置に設けられている。受光素子４は、例えば、基板１がシリコンの場合、主面１ａ上にＧｅ（ゲルマニウム）を結晶成長することで形成される。受光素子４において光を受光する領域は、直径約１０μｍの円形である。なお、主面１ａ上において、第１光信号ＩＮの伝搬方向Ｄ_ＩＮと、後述する第２光信号ＯＵＴの伝播方向Ｄ_ＯＵＴは非平行、つまり、交差している。

【0023】

グレーティング３Ｇは、平面型回折格子であり、発光素子５から主面１ａに平行に出射される第２光信号ＯＵＴを光ファイバ１２に結合可能な、主面１ａに対して傾いた、第１光信号ＩＮと同じ経路に変更する。また、発光素子５から出射される第２光信号ＯＵＴのスポットサイズを、光導波路１４のスポットサイズに合わせるために、第２光信号ＯＵＴの入力端には、スポットサイズ変換器３１が設けられている。スポットサイズ変換器３１は公知であるし、この発明の要旨とは直接関係しないので、これ以上の説明を省略する。また、スポットサイズ変換器３１とグレーティング３Ｇとの間には、テーパ部３が設けられている。

【0024】

なお、グレーティング３Ｇ、スポットサイズ変換器３１、及びテーパ部３は、何れも、コア１４ａが、コア１４ａよりも屈折率が小さいクラッド１４ｂで囲まれた光導波路１４として構成されている。

【0025】

この例では、クラッド１４ｂは、主面１ａ上に形成された約３μｍの一様な膜厚を有する膜体であり、屈折率が約１．４５のＳｉＯ_２が材料である。また、コア１４ａは、屈折率が約３．４７のＳｉを材料とし、厚みが約２００〜３００ｎｍである。このように、クラッド１４ｂの屈折率をコア１４ａの屈折率の７１．４％未満とすることにより、コア１４ａへの光の閉じ込め能力が向上し、小さい曲率半径の湾曲光導波路を形成することができる。

【0026】

また、光導波路１４を伝搬する光の基板１への不所望な結合を防ぐためには、コア１４ａと基板１との間に１μｍ以上の厚みのクラッド１４ｂを介在させることが好ましい。この例では、主面１ａとコア１４ａの下面との間に、約１．５μｍのクラッド１４ｂを介在させている。なお、この例では、基板１の材料はＳｉである。

【0027】

ブロック６は、主に、第１光信号ＩＮに含まれる第１〜第Ｎ成分光λ_１〜λ_Ｎを波長分離して、それぞれ、第１〜第Ｎ受光素子４_１〜４_Ｎに入力させる機能を有する。ブロック６は、平行平板なブロック本体６ａと、ブロック本体６ａの一面である下面６ｃに、場所により透過波長が異なる波長フィルタ膜７を備える。

【0028】

ここで、図２を参照して、ブロック６及び全反射膜１１の構成について詳細に説明する。ブロック本体６ａは、光学的に透明な物質が材料であり、この例では、厚みが約１ｍｍのガラス基板を用いている。このように、ブロック本体６ａの厚みが、伝搬する光の波長に対して十分に大きいので、ブロック本体６ａ中を伝搬する光の挙動は幾何光学的に扱うことができる。波長フィルタ膜７は、下面６ｃに形成された平面的な膜体である。波長フィルタ膜７はグレーティング３Ｇからの距離に応じて透過波長が変化するように構成された第０〜第Ｎ領域７_０〜７_Ｎを有している。より詳細には、第０領域７_０は、波長λ_０の第２光信号ＯＵＴを透過するように構成され、第１〜第Ｎ領域７_１〜７_Ｎは、それぞれ、波長λ_１〜λ_Ｎの第１〜第Ｎ成分光を透過させるように構成されている。

【0029】

ここで、波長フィルタ膜７の第ｊ領域（ｊは０〜Ｎの整数）は、グレーティング３Ｇからの距離と共に透過波長が長波長側へと変化するように構成されている。例えば、第２光信号λ_０（上り信号）が波長１．３１μｍであり、第１光信号（下り信号）の第１成分光λ_１が波長１．４９μｍであり、第２成分光λ_２が波長１．５５μｍの場合を考える。この場合、グレーティング３Ｇと重複して存在する第０領域７_０は、第２光信号λ_０（１．３１μｍ）を透過できるように構成されている。そして、第０領域７_０に隣接する第１領域７_１は、次に波長の長い波長１．４９μｍの第１成分光λ_１を透過できるように構成される。そして、第１領域７_１に隣接する第２領域７_２は、次に波長の長い１．５５μｍの第２成分光λ_２が透過できるように構成される。

【0030】

波長フィルタ膜７の各領域７_１〜７_Ｎで、このように透過波長を変更するには、例えば、第２光信号と、第１光信号の各成分光の波長λ_ｊをｊと共に長くし、これに対応して第ｊ領域７_ｊの透過波長を変化させていけば良い。つまり、第ｋ領域７_ｋ（ｋは０〜Ｎ−１の整数）と、第ｋ領域７_ｋに隣接しグレーティング３Ｇからの距離が遠い第ｋ＋１領域７_ｋ＋１とを考え、第ｋ領域７_ｋは、波長がλ_ｋの波長を透過して、それ以外の波長（≠λ_ｋ）の光を反射するように構成する。同様に、第ｋ＋１領域７_ｋ＋１では、λ_ｋ＋1の波長を透過し、λ_ｋ＋１とは異なる波長の光を反射するように構成する。

【0031】

なお、波長フィルタ７には、従来公知の誘電体多層膜を用いることができる。すなわち、低屈折率膜と、この低屈折率膜よりも屈折率が大きい高屈折率膜とを交互に複数段に渡り積層する。そして、各領域７_０〜７_Ｎで、透過波長範囲を変更するために、低屈折率膜の膜厚及び屈折率の何れか一方と、高屈折率膜の膜厚及び屈折率の何れか一方とを互いに異ならせている。

【0032】

全反射膜１１は、波長フィルタ膜７を本体６ａの厚み方向に挟んで対向する他面である上面６ｂに形成されている。全反射膜１１は、全ての波長の光を反射する例えば金属薄膜として構成されている。そして、波長フィルタ膜７、ブロック本体６ａ、及び全反射膜１１が相俟って、入力される第１〜第Ｎ成分光λ_１〜λ_Ｎの波長分離を行う。

【0033】

（動作）
以下、図２を参照して、ブロック６の波長分離動作について説明する。

【0034】

図２に示すように、ブロック６には、光ファイバ１２から、基板１の主面１ａに対して傾いた方向から第１光信号ＩＮが入射し、同経路を逆方向に第２光信号ＯＵＴが出射される。波長フィルタ膜７は、上述した第２光信号λ_０を透過させる第０領域７_０と、第１〜第Ｎ成分光λ_１〜λ_Ｎとを透過させる第１〜第Ｎ領域と７_１〜７_Ｎに区画されている。第０領域７_０は、グレーティング３Ｇと重複するように設けられている。

【0035】

まず、第１光素子１０から出射される波長λ_０の第２光信号ＯＵＴについて説明する。発光素子５から主面１ａに対して平行に出射された第２光信号ＯＵＴは、グレーティング３Ｇにより回折されて、伝搬経路が主面１ａに対して斜めに変更され、波長フィルタ膜７の第０領域７_０に入射する。ところで、第０領域７_０は、波長λ_０の光を透過させ、λ_０以外の波長の光（λ_１〜λ_Ｎ）を反射するように構成されている。よって、波長λ_０の第２光信号ＯＵＴは、第０領域７_０とブロック本体６ａを透過し、全反射膜１１が設けられていない上面６ｂの領域から第１光信号ＩＮと同経路を逆方向に出射され、光ファイバ１２へと結合される。

【0036】

次に、第１光素子１０に入射する第１光信号ＩＮについて説明する。光ファイバ１２から出射された第１〜第Ｎ成分光λ_１〜λ_Ｎを含む第１光信号ＩＮは、第２光信号ＯＵＴと同経路を逆方向に伝播して、ブロック本体６ａを経て第０領域７_０へと入射する。第０領域７_０は、波長λ_０以外の光を反射するので、第１光信号ＩＮは、その入射方向に沿って、波長フィルタ膜７と全反射膜１１との間のブロック本体６ａを言わばジグザグに伝播し、その過程で各成分光λ_１〜λ_Ｎが、次々と波長分離されていく。

【0037】

より詳細には、第１光信号ＩＮは、λ_０以外の波長の光を反射する第０領域７_０に入射して、全成分光λ_１〜λ_Ｎが全反射膜１１方向へと反射される。そして、全反射膜１１により、波長フィルタ膜７方向に再度反射されて、第１領域７_１へと入射する。ところで、第１領域７_１は、波長λ_１の光を透過させ、λ_１以外の波長の光（λ_２〜λ_Ｎ）を反射するように構成されている。

【0038】

よって、波長λ_１の第１成分光は、第１領域７_１を透過して、第１領域７_１の下側に設けられた第１受光素子４_１で受光される。一方、第２〜第Ｎ成分光λ_２〜λ_Ｎは、第１領域７_１で、全反射膜１１に向かって反射され、全反射膜１１に至ると波長フィルタ膜７方向に再度反射されて、第２領域７_２へと入射する。

【0039】

以下同様であり、成分光λ_ｉ〜λ_Ｎを含む第１光信号ＩＮは、全反射膜１１により、波長フィルタ膜７方向に再度反射されて、第ｉ領域７_ｉへと入射する。ところで、第ｉ領域７_ｉは、波長λ_ｉの光を透過させ、λ_ｉ以外の波長の光（λ_ｉ＋１〜λ_Ｎ）を反射するように構成されている。よって、波長λ_ｉの第ｉ成分光は、第ｉ領域７_ｉを透過して、第ｉ領域７_ｉの下側に設けられた第ｉ受光素子４_ｉで受光される。一方、第（ｉ＋１）〜第Ｎ成分光λ_ｉ＋１〜λ_Ｎは、第ｉ領域７_ｉで、全反射膜１１に向かって反射され、全反射膜１１に至ると波長フィルタ膜７方向に再度反射されて、第ｉ＋１領域７_ｉ＋１へと入射する。

【0040】

このようにして、第１光信号に含まれる第１〜第Ｎ成分光λ_１〜λ_Ｎは、成分光毎に波長分離されて、それぞれ受光素子４_１〜４_Ｎで受光される。

【0041】

（第１光素子１０の製造方法）
第１光素子１０は、通常のＳｉ半導体製造プロセス技術を用いて製造可能であるので、全体的な素子の製造方法の説明を省略し、以下に、波長フィルタ膜７と光導波路１４の製造方法のみを説明する。

【0042】

場所により透過波長が異なる波長フィルタ膜７の製造方法の一例について説明する。上述のように波長フィルタ膜７は、低屈折率膜と高屈折率膜とが交互に積層されている。よって、場所により透過波長を変化させるためには、この低屈折率膜と高屈折率膜の膜厚を、連続的に変化させていけば良い。

【0043】

このような成膜が可能な手法としては、真空蒸着法又はスパッタリング成膜法が挙げられる。例えば、スパッタリング成膜法の場合には、低屈折率膜と同材料の第１スパッタリングターゲットと、高屈折率膜と同材料の第２スパッタリングターゲットとを準備する。そして、被成膜面であるブロック６の下面６ｃを、これらのターゲットの中心軸からずれた位置に配置するとともに、ターゲットに対して傾けて配置する。

【0044】

そして、第１及び第２スパッタリングターゲットを交互に切り替えながらスパッタリング成膜を行う。これにより、ターゲットの遠くに位置する下面６ｃでは高屈折率膜及び低屈折率膜の膜厚が薄くなり、逆に、ターゲットの近くに位置する下面６ｃでは高屈折率膜及び低屈折率膜の膜厚が厚くなる。つまり、ターゲットからの距離と共に、下面６ｃ上に成膜される波長フィルタ膜７の透過波長が徐々に短くなっていく。ここで、低屈折率膜及び高屈折率膜の材料としては、それぞれ、屈折率が１．４７のＳｉＯ_２や、屈折率が２．１５のＴａ_２Ｏ_５等の公知の誘電体を用いることができる。

【0045】

グレーティング３Ｇ、テーパ部３及びスポットサイズ変換器３１等の光導波路１４は、Ｓｉ基板上にＳｉＯ_２層とＳｉ層とがこの順序で積層されたＳＯＩ（Ｓｉ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を利用して作成される。すなわち、最上層のＳｉ層を利用して、上述したグレーティング３Ｇ、テーパ部３及びスポットサイズ変換器３１のコア１４ａをドライエッチング等で形成する。その際、ＢＯＸ（Ｂｕｒｉｅｄ−ＯＸｉｄｅ）層であるＳｉＯ_２層をクラッド１４ｂの下層に利用する。そして、このコア１４ａを埋め込むように、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等で、クラッド１４ｂの上層に対応するＳｉＯ_２層を形成する。これにより、光導波路１４が形成される。

【0046】

（効果）
第１光素子１０では、ブロック６と全反射膜１１とにより、Ｓｉ光導波路を用いずに、光ファイバ１２から出射される第１光信号ＩＮを、成分光λ_１〜λ_Ｎ毎に受光素子４_１〜４_Ｎでまで伝搬して、受光させる。つまり、第１光素子１０では、光ファイバ１２から出射される第１光信号ＩＮのスポットサイズ（約１０μｍφ）を変更することなく、同等のサイズの受光部を有する受光素子４に受光させることができる。

【0047】

その結果、Ｓｉ光導波路から受光素子４へ光を結合する際の、１／２〜１／３にも及ぶ強度ロスを回避することができる。これにより、受光素子４が受光する第１光信号ＩＮの光強度を、Ｓｉ光導波路と受光素子４とを接続した従来例に比べて２倍〜３倍まで高めることができ、第１光信号ＩＮのＳ／Ｎ比が大幅に改善する。その結果、第１光素子１０が受信できる通信速度を従来比で約１０〜４０倍の１０〜４０Ｇｂｐｓにまで高めることができる。

【0048】

また、図１に示すように、グレーティング３Ｇの回折効率を上回ったため回折されずに直進する第２光信号由来の迷光ＯＵＴｘの伝搬経路と非平行に受光素子４_１〜４_Ｎが設けられている。これにより、迷光ＯＵＴｘに由来する消光比の悪化を防止することができる。

【0049】

（変形例）
この例では、発光素子５が、他の部材とともに共通の基板１に集積されている場合について説明した。しかし、発光素子５は、基板１の主面１ａに平行に光を出射するものであれば、基板１とは別に設けられていてもよい。

【0050】

この例では、ブロック６としてガラス基板を用いた場合について説明した。しかし、ブロック６は、第１及び第２光信号ＩＮ及びＯＵＴに対して透明であれば、特に材質や屈折率等に制限はない。例えば、アクリル樹脂等の光学樹脂を用いても良い。

【0051】

また、この例では、ブロック６の厚みを約１ｍｍとしたが、ブロック６の厚みは、第１及び第２光信号ＩＮ及びＯＵＴの波長に対して十分に大きく、これらの光信号を幾何光学的に扱えるような厚みであれば良い。換言すれば、ブロック６は、第１及び第２光信号ＩＮ及びＯＵＴの回折現象を無視できる厚みであれば特に制限はない。

【0052】

また、ブロック６は、隣接するサブブロック間の境界で生じる光の反射や回折等のロスを許容できれば、屈折率が異なるサブブロックを、Ｚ方向に積層したり、ＸＹ平面内で組み合わせて構成しても良い。

【0053】

また、この例では、第２光信号ＯＵＴの伝搬方向を主面１ａに平行な方向から光ファイバ１２に向かう方向に変更するために、グレーティング３Ｇを用いた場合について説明した。しかし、第２光信号ＯＵＴの伝搬方向の変更には、主面１ａに対して所定の角度に傾斜した反射面を有するミラーを用いても良い。

【0054】

［実施形態２］
続いて、図３（Ａ）を参照して、実施形態２の光素子（以下、第２光素子とも称する。）について説明する。図３（Ａ）は、第２光素子の概略的な構造を示す平面図である。

【0055】

第２光素子３０は、発光素子５と、グレーティング３Ｇとの間に、光回路３５が設けられている点、グレーティング３Ｇと受光素子４との間に遮光領域３２が設けられている点を除いて、第１光素子１０と同様に構成されている。従って、主に、これらの相違点について説明する。

【0056】

第２光素子３０は、発光素子５から出射されたレーザ光を光回路３５で加工した上で、第２光信号ＯＵＴとして出力する。すなわち、第２光素子３０には、発光素子５の第２光信号ＯＵＴの出射端に対向して、スポットサイズ変換器３１が設けられており、第２光信号ＯＵＴのスポットサイズを、チャネル型光導波路３６を伝搬するために適切な径にまで変換する。

【0057】

スポットサイズ変換器３１とグレーティング３Ｇとの間には、光回路３５が設けられている。光回路３５は、外部共振器としてのリング共振器３３と、外部変調器３４と、各構成要素を接続するチャネル型光導波路３６とを備えている。

【0058】

リング共振器３３は、発光素子５から出力されるレーザ光の波長を変更するためのものである。また、外部変調器３４は、上り信号である第２光信号ＯＵＴで、高速変調を行い、通信速度を高めるためのものである。

【0059】

また、遮光領域３２は、基板１の主面１ａに設けられており、クラッド１４ｂの厚みと等しい厚みを有するＧｅ等の金属膜で構成される。遮光領域３２は、第２光信号ＯＵＴ由来の迷光（例えばＯＵＴｘ等）を受光素子４_１〜４_Ｎから遮蔽する機能を有する。遮光領域３２を設けることにより、発光素子５由来の迷光をさらに低減でき、各受光素子４_１〜４_Ｎが受光する第１〜第Ｎ成分光λ_１〜λ_Ｎの消光比をより一層高めることができる。

【0060】

また、チャネル型光導波路３６は、この例では、小さい曲率半径の湾曲部を形成できるＳｉ光導波路とする。

【0061】

このように、遮光領域３２を有する第２光素子３０は、第１光素子１０よりも消光比が向上することから、より高速に変調されたな各成分光λ_１〜λ_Ｎを受信できる。

【0062】

また、発光素子５とグレーティング３Ｇとの間に光回路３５を備えるので、第２光素子３０から出力される第２光信号ＯＵＴに種々の処理を行うことができる。

【0063】

［実施形態３］
図３（Ｂ）を参照して、実施形態３の光素子（以下、第３光素子とも称する。）について説明する。図３（Ｂ）は、第３光素子の概略的な構造を示す平面図である。

【0064】

第３光素子４０は、主面１ａ上での第１及び第２光信号ＩＮ及びＯＵＴの伝搬方向が平行である点を除いて第１光素子１０と略同様に構成されている。従って、主に、これらの相違点について説明する。

【0065】

図３（Ｂ）に示すように、第３光素子４０は、グレーティング３Ｇの格子溝の延在方向を調整することにより、発光素子５、グレーティング３Ｇ、及び受光素子４_１〜４_Ｎを直線状に配置している。そして、グレーティング３Ｇで回折出来なかった迷光ＯＵＴｘを遮蔽するために、遮光領域３２が設けられている。

【0066】

第３光素子４０は、全ての構成要素を直線状に配列しているので、第１光素子１０に比べてより小型化することが可能である。

【0067】

［実施形態４］
図４を参照して、実施形態４の光素子（以下、第４光素子とも称する。）について説明する。図４は、第４光素子の概略的な構造を示す端面図であり、図２のＩ−Ｉ線と同様の線に沿った端面図である。

【0068】

第４光素子５０は、以下の点が、第１光素子１０と異なっている。

【0069】

（１）ブロック６の上面６ｂに第２波長フィルタ膜７ｂを有している点
（２）各成分光を反射する反射部材としての反射鏡８_１〜８_Ｎが、ブロック６の上面６ｂ側に設けられている点
以下これらの点について主に説明する。

【0070】

ブロック６の上面６ｂに設けられた第２波長フィルタ膜７ｂは、第０領域７_０ｂを有さない以外は、第１光素子１０の波長フィルタ膜７と同様に構成されている。つまり、第２波長フィルタ膜７ｂは、各成分光λ_１〜λ_Ｎをそれぞれ透過する第１〜第Ｎ領域７_１ｂ〜７_Ｎｂに区画されている。なお、この実施形態では、ブロックの下面６ｃに設けられた波長フィルタ膜７を、便宜的に第１波長フィルタ膜７ａと称する。

【0071】

第２波長フィルタ膜７ｂは、第１〜第Ｎ成分光λ_１〜λ_Ｎを反射する第０領域７_０ｂを備えていない。つまり、第１及び第２光信号ＩＮ及びＯＵＴが入出射する上面６ｂの部分ではブロック６の上面６ｂが露出している。これは、この部分に第０領域７_０ｂを設けると、第１〜第Ｎ成分光λ_１〜λ_Ｎが反射されてしまい、ブロック６中に入力されないからである。

【0072】

また、ブロック６の上面６ｂ側には、第２波長フィルタ膜７ｂの第ｉ領域７_ｉｂを透過した各成分光λ_ｉを反射するための反射鏡８_ｉを含むＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラー装置８が設けられている。以下、このＭＥＭＳミラー装置８について詳細に説明する。

【0073】

ＭＥＭＳミラー装置８は、各成分光λ_１〜λ_Ｎに対応して設けられる反射鏡８_１〜８_Ｎと、これらの反射鏡８_１〜８_Ｎの傾斜角をそれぞれ制御するための制御駆動部８ａとを備える。

【0074】

反射鏡８_ｉは、第２波長フィルタ膜７ｂの第ｉ領域７_ｉｂの上側に設けられており、制御駆動部８ａの制御を受けて、Ｙ軸方向に延在する回転軸の周りで、傾斜角を変更可能に構成されている。

【0075】

次に、図４を参照して、第４光素子５０の動作について説明する。発光素子５から出射される第２光信号ＯＵＴの挙動は、第１光素子１０と同様であるので、その説明を省略する。

【0076】

光ファイバ１２から出力された第１光信号ＩＮは、第２波長フィルタ膜７ｂが設けられていない上面６ｂからブロック６内に入射し、ブロック６中を伝搬して、第１波長フィルタ膜７ａの第０領域７_０ａに到達する。

【0077】

そして、第１光信号ＩＮは、第０領域７_０ａで反射され、ブロック本体６ａを横切って、第２波長フィルタ膜７ｂの第１領域７_１ｂに入射する。この第１領域７_１ｂは、波長λ_１の第１成分光を透過するので、第１成分光λ_１は、第１領域７_１ｂを透過して、上面６ｂの上方に設けられた反射鏡８_１に入射する。

【0078】

一方、第１成分光λ_１以外の第２〜第Ｎ成分光λ_２〜λ_Ｎは、第１領域７_１ｂで反射されて、ブロック本体６ａを横切って、第１波長フィルタ膜７ａの第１領域７_１ａに入射する。そして、第１領域７_１ａで再反射されて、第２波長フィルタ膜７ｂの第２領域７_２ｂに入射する。この第２領域７_２ｂは、波長λ_２の第２成分光を透過するので、第２成分光λ_２は、第２領域７_２ｂを透過して、上面６ｂの上方に設けられた反射鏡８_２に入射する。

【0079】

一方、波長がλ_３〜λ_Ｎの第３〜第Ｎ成分光は、第２波長フィルタ膜７ｂの第２領域７_２ｂと、第１波長フィルタ膜７ａの第２領域７_２ａでブロック本体６ａをジグザクに横断するように反射されて第２波長フィルタ膜７ｂの第３領域７_３ｂに入射する。そして、上述と同様に、波長λ_３の第３成分光は、第３領域７_３ｂを透過して反射鏡８_３に取り出され、それ以外の波長の成分光は、第１及び第２波長フィルタ膜７ａ及び７ｂの間を往復反射される過程で、１波長ずつ取り出されて、対応する反射鏡に入射する。

【0080】

次に反射鏡８_ｉに入射した第ｉ成分光λ_ｉの挙動について、第１成分光λ_１を例に挙げて説明する。第１成分光λ_１は、反射鏡８_１で、ブロック６の下側に位置する受光素子４_１に向けて反射される。反射鏡８_１から受光素子４_１までの経路に設けられる第１及び第２波長フィルタ膜７ａ及び７ｂは、何れも第１領域７_１ａ及び７_１ｂであるので、第１成分光λ_１は、ブロック６と、第１及び第２波長フィルタ膜７ａ及び７ｂを透過して、受光素子４_１に受光される。

【0081】

第４光素子５０は、第１及び第２光素子１０及び３０と同様の効果に加えて、更に以下のような２種の効果を奏する。

【0082】

ブロック６の寸法誤差、波長フィルタ膜７ａ及び７ｂの反射波長の誤差や、第１光信号ＩＮの波長ズレ等により、ブロック６での第ｉ成分光λ_ｉの反射挙動が微妙に変化する場合がある。このように反射挙動が変化すると、第ｉ成分光λ_ｉのビームスポット（約１０μｍφ）が、受光素子４_ｉの受光部（約１０μｍφ）からずれてしまい、受光強度が低下する場合がある。しかし、第４光素子５０のように、反射鏡８_ｉを設ければ、第ｉ成分光λ_ｉの入射角度を、受光素子４_ｉの受光部に正確に一致させることができ、受光強度を高めることができる。例えば、ビームスポットと受光部の位置ズレが大きい場合、反射鏡８_ｉにより第ｉ成分光λ_ｉの伝搬方向を調整することにより、受光素子４_ｉにおける受光強度を２〜３ｄＢ程度向上できる。

【0083】

さらに、ＷＤＭ−ＰＯＮでは、局と加入者との距離が異なる複数の成分光を含む第１光信号ＩＮが、１本の光ファイバ１２に含まれることがある。この場合、加入者との距離が近い局から送信された成分光は非常に強度が強い。このように強度が強い成分光を受光すると、受光素子４の受光能力が飽和してしまい、光信号を正確に受信できなくなる。このような場合には、反射鏡８により、成分光のビームスポットを故意に受光部からずらしてやることで、成分光の強度を、受光素子４の受光能力の範囲内まで弱め、正確な光信号を受信することができる。

【0084】

なお、この例では、第４光素子５０に遮光領域３２が設けられていない場合について説明したが、グレーティング３Ｇと受光素子４_１〜４_Ｎの間に遮光領域３２を設けてもよい。このようにすることにより、第２光信号ＯＵＴ由来の迷光が受光素子４_１〜４_Ｎに入射してノイズとなることを防ぐことができる。

【0085】

また、この例では、第ｉ成分光λ_ｉは、受光素子４_ｉで受光されるまでに、第２波長フィルタ膜７ｂの第ｉ領域７_ｉｂを２回透過し、更に、第１波長フィルタ膜７ａの第ｉ領域７_ｉａを１回透過する。つまり、第ｉ成分光λ_ｉは、合計３回波長フィルタ膜７ａ及び７ｂによる波長選択を受けることになる。よって、波長フィルタ膜７の透過回数が１回である第１光素子１０に比較して、波長選択性を高めることができる。具体的には、第ｉ成分光λ_ｉの波長軸に関する半値幅を第１光素子１０よりも狭くでき、不要波長の光に由来するノイズを低減できる。

【0086】

また、第２光素子３０の場合と同様に、発光素子５とグレーティング３Ｇとの間に、例えば、外部変調器や、外部共振器等の光回路を設けても良い。

【0087】

［実施形態５］
図５を参照して、実施形態５の光素子（以下、第５光素子とも称する。）について説明する。図５は、第５光素子の概略的な構造を示す端面図であり、図２のＩ−Ｉ線と同様の線に沿った端面図である。

【0088】

第５光素子６０は、反射部材が、全反射膜１１と反射鏡８_１〜８_Ｎで構成されている点が、第１光素子１０と異なっている。以下これらの点について主に説明する。

【0089】

第５光素子６０は、言わば、第１光素子１０のクラッド１４ｂ中に反射鏡８_１〜８_Ｎが設けられた構造を有する。反射部材を構成する一方の部材である全反射膜１１は、第１光素子１０と同様にブロック６の上面６ｂ上に設けられている。また、反射部材を構成する他の部材である反射鏡８_１〜８_Ｎは、クラッド１４ｂ中に設けられている。より詳細には、反射鏡８_１は、グレーティング３Ｇと受光素子４_１の間に設けられており、反射鏡８_２は、受光素子４_１と４_２の間に設けられている。同様に、反射鏡８_ｉは、受光素子４_ｉ−１と４_ｉの間に設けられている。

【0090】

これらの反射鏡８_１〜８_Ｎは、不図示の制御駆動装置により、個々の傾斜角を変更可能に構成されている。

【0091】

次に、図５を参照して、第５光素子６０の動作について説明する。発光素子５から出射される第２光信号ＯＵＴの挙動は、第１光素子１０と同様であるので、その説明を省略する。

【0092】

光ファイバ１２から出射された第１光信号ＩＮは、全反射膜１１が設けられていない上面６ｂからブロック６内に入射し、ブロック６中を伝搬して、波長フィルタ膜７の第０領域７_０に到達する。

【0093】

そして、第１光信号ＩＮは、第０領域７_０で反射された後に上面６ｂの全反射膜１１で再反射され、ブロック本体６ａをジグザグに横切って第１領域７_１に入射する。この第１領域７_１は、波長λ_１の第１成分光を透過するので、第１成分光λ_１は、第１領域７_１を透過して、下面６ｃの下側に設けられた反射鏡８_１に入射する。

【0094】

一方、第１成分光λ_１以外の第２〜第Ｎ成分光λ_２〜λ_Ｎは、第１領域７_１で反射された後に上面６ｂの全反射膜１１で再反射され、ブロック本体６ａをジグザグに横切って第２領域７_２に入射する。この第２領域７_２は、波長λ_２の第２成分光を透過するので、第２成分光λ_２は、第２領域７_２を透過して、下面６ｃの下側に設けられた反射鏡８_２に入射する。

【0095】

以下、同様であり、第ｉ領域７_ｉを透過しなかった第ｉ成分光λ_ｉ以外の第ｉ＋１〜第Ｎ成分光λ_ｉ＋１〜λ_Ｎは、第ｉ＋１〜第Ｎ領域７_ｉ＋１〜７_Ｎと、全反射膜１１との間をジグザグに伝搬する過程で、対応する波長λ_ｍ（ｍはｉ＋１〜Ｎの整数）を透過する第ｍ領域７_ｍを透過して、反射鏡８_ｍに入射する。

【0096】

次に反射鏡８_ｉに入射した第_ｉ成分光λ_ｉの挙動について、第１成分光λ_１を例に挙げて説明する。第１成分光λ_１は、反射鏡８_１で反射されて全反射膜１１に至り、さらに全反射膜１１で反射されて受光素子４_１で受光される。反射鏡８_１から受光素子４_１までの経路に存在する波長フィルタ膜７は、第１成分光λ_１を透過する第１領域７_１であるので、第１成分光λ_１は、波長フィルタ膜７で反射されること無く、受光素子４_１で受光される。

【0097】

第５光素子６０は、第１及び第２光素子１０及び３０と同様の効果に加えて、第４光素子５０と同様の効果を奏する。

【0098】

なお、この例では、第４光素子５０と同様の理由により、第５光素子６０にも遮光領域３２を設けてもよい。

【0099】

また、この例では、第ｉ成分光λ_ｉは、受光素子４_ｉで受光されるまでに、波長フィルタ膜７の第ｉ領域７_ｉを３回透過する。つまり、第ｉ成分光λ_ｉは、３回にわたり、波長選択を受けることになる。よって、第４光素子５０と同様の理由により、不要波長の光に由来するノイズを低減できる。

【0100】

また、第２光素子３０の場合と同様に、発光素子５とグレーティング３Ｇとの間に、例えば、外部変調器や、外部共振器等の光回路を設けても良い。

【0101】

［実施形態６］
図６を参照して、実施形態６の光素子（以下、第６光素子とも称する。）について説明する。図６は、第６光素子の概略的な構造を示す端面図であり、図２のＩ−Ｉ線と同様の線に沿った端面図である。

【0102】

第６光素子７０は、以下の点が、第５光素子６０と異なっている。

【0103】

（１）受光素子４_１〜４_Ｎが、ブロック６の上面６ｂ側に設けられている点
（２）ブロック６の上面６ｂに、全反射膜１１に代えて、第２波長フィルタ膜７ｂを有している点
以下これらの点について主に説明する。

【0104】

ブロック本体６ａの上面６ｂに設けられた第２波長フィルタ膜７ｂは、第１及び第２光信号ＩＮ及びＯＵＴが入出射される領域を除いて、第１波長フィルタ膜７ａと同様に、第０〜第Ｎ領域７_０ｂ〜７_Ｎｂを備えている。第１及び第２光信号ＩＮ及びＯＵＴの入出射領域を上面６ｂに設けた結果、第１及び第２波長フィルタ膜７ａ及び７ｂは、対応する各領域７_ｊａ及び７_ｊｂが、Ｘ方向に互いにズレた位置に設けられる。

【0105】

また、第６光素子７０では、受光素子４_１〜４_Ｎが、基板１の主面１ａ上ではなく、ブロック本体６ａの上面６ｂ側に設けられている。

【0106】

次に、図６を参照して、第６光素子７０の動作について説明する。発光素子５から出射される第２光信号ＯＵＴの挙動は、第１光素子１０と同様であるので、その説明を省略する。

【0107】

光ファイバ１２から出力された第１光信号ＩＮは、第２波長フィルタ７ｂが設けられていない上面６ｂからブロック６内に入射し、ブロック６中を伝搬して、第１波長フィルタ膜７ａの第０領域７_０ａに到達する。

【0108】

そして、第１光信号ＩＮは、第０領域７_０ａで反射され、ブロック本体６ａを横切って、第２波長フィルタ膜７ｂの第０領域７_０ｂで再び反射され、ブロック本体６ａを再び横切って、第１波長フィルタ膜７ａの第１領域７_１ａに到達する。

【0109】

この第１領域７_１ａは、波長λ_１の第１成分光を透過するので、第１成分光λ_１は、第１領域７_１ａを透過して、下面６ｃの下方に設けられた反射鏡８_１に入射する。

【0110】

一方、第２〜第Ｎ成分光λ_２〜λ_Ｎは、第１波長フィルタ膜７ａの第１領域７_１ａと、第２波長フィルタ膜７ｂの第１領域７_１ｂとの間をジグザグに２往復した後に、第１波長フィルタ膜７ａの第２領域７_２ａに到達する。この第２領域７_２ａは、波長λ_２の第２成分光を透過するので、第２成分光λ_２は、第２領域７_２ａを透過して、下面６ｃの下方に設けられた反射鏡８_２に入射する。

【0111】

一方、第３〜第Ｎ成分光λ_３〜λ_Ｎは、第１波長フィルタ膜７ａの第１領域７_２ａと、第２波長フィルタ膜７ｂの第２領域７_２ｂとの間をジグザグに２往復した後に、第１波長フィルタ膜７ａの第３領域７_３ａに到達する。そして、上述と同様に、波長λ_３の第３成分光は、第３領域７_３ａを透過して反射鏡８_３に取り出され、それ以外の波長の成分光は、第１及び第２波長フィルタ膜７ａ及び７ｂの間を往復反射される過程で、１波長ずつ取り出されて、対応する反射鏡に入射する。

【0112】

次に反射鏡８_ｉに入射した第ｉ成分光λ_ｉの挙動について、第１成分光λ_１を例に挙げて説明する。第１成分光λ_１は、反射鏡８_１で、ブロック６の上側に位置する受光素子４_１に向けて反射される。反射鏡８_１から受光素子４_１までの経路に設けられる第１及び第２波長フィルタ膜７ａ及び７ｂは、何れも第１領域７_１ａ及び７_１ｂであるので、第１成分光λ_１は、ブロック６を透過して、受光素子４_１に受光される。

【0113】

第６光素子７０は、第５光素子６０と同様の効果に加えて、更に、受光素子４を第６光素子７０の製造工程の最後に形成できるので、製造条件上の制約が少なく、より容易に第６光素子７０を作成できる。例えば、第６光素子７０では、市販の受光素子４をブロック６の上面６ｂに貼り付けることによっても製造できる。

【0114】

［実施形態７］
図７を参照して、実施形態７の光素子（以下、第７光素子とも称する。）について説明する。図７は、第７光素子の概略的な構造を示す端面図であり、図２のＩ−Ｉ線と同様の線に沿った端面図である。

【0115】

第７光素子８０は、透過波長が異なる波長フィルタ膜９_１〜９_ＮをＺ方向に積層しており、一枚の波長フィルタ膜７に透過波長が異なる領域７_１〜７_Ｎを設けた第１光素子１０（図２）とは、この点が異なっている。以下、この相違点について主に説明する。

【0116】

第７光素子８０は、クラッド１４ｂの上面に、分離すべき成分光の個数（Ｎ）に対応する波長フィルタブロック６_１〜６_Ｎがこの順で積層されている。そして、これらのブロック６_１〜６_Ｎのそれぞれの上面６_１ｂ〜６_Ｎｂに、各成分光λ_１〜λ_Ｎを反射し、λ_１〜λ_Ｎを超える波長の光を透過する波長フィルタ膜９_１〜９_Ｎが設けられている。以降、ブロック６_１〜６_Ｎを総称する場合には、単に「ブロック６」とも称する。同様に、波長フィルタ膜９_１〜９_Ｎを総称する場合には、単に「波長フィルタ膜９」とも称する。

【0117】

各ブロック６_１〜６_Ｎは、内部を伝搬する光を幾何光学的に扱えるように、各成分光λ_１〜λ_Ｎの波長に対して十分に大きい、ｍｍオーダの厚みを有する。また、各ブロック６_ｉの上面には、各成分光λ_ｉの波長の光を反射し、λ_ｉを超える波長の光を透過するように設計された誘電体多層膜からなる波長フィルタ膜９_ｉが製膜されている。

【0118】

また、クラッド１４ｂの上面の、第１及び第２光信号ＩＮ及びＯＵＴが入射する領域には、波長フィルタ膜１３が設けられている。この波長フィルタ膜１３は、発光素子５から出射される波長λ_０の第２光信号ＯＵＴのみを透過し、第１光信号ＩＮに含まれる成分光λ_１〜λ_Ｎを反射するように構成されている。

【0119】

また、クラッド１４ｂの上面には、各波長フィルタ膜９_１〜９_Ｎで反射された成分光λ_１〜λ_Ｎをコリメートして受光素子４_１〜４_Ｎに入力するためのレンズ１５_１〜１５_Ｎが設けられている。

【0120】

次に、図７を参照して、第７光素子８０の動作について説明する。発光素子５から出射される波長λ_０の第２光信号ＯＵＴは、グレーティング３Ｇにより伝搬方向が主面１ａに対して傾いた方向に変更され、波長フィルタ膜１３を透過して、光ファイバ１２に結合される。

【0121】

一方、光ファイバ１２から出力された波長λ_１〜λ_Ｎの第１光信号ＩＮは、ブロック６_１〜６_Ｎ中を伝搬して、波長フィルタ膜１３で反射される。反射された第１光信号ＩＮの中で、波長λ_１の第１成分光は、ブロック６_１の波長フィルタ膜９_１で、受光素子４_１方向に反射される。それ以外の第２〜第Ｎ成分光λ_２〜λ_Ｎは、波長フィルタ膜９_１を透過して、次のブロック６_２に入射する。

【0122】

そして、第２〜第Ｎ成分光λ_２〜λ_Ｎの内、波長がλ_２の第２成分光は、ブロック６_２の波長フィルタ膜９_２で、受光素子４_２方向に反射される。波長λ_２よりも大きい波長を有する第３〜第Ｎ成分光λ_３〜λ_Ｎは、波長フィルタ膜９_２を透過して、次のブロック６_３に入射する。以下同様にして、各ブロック６_ｉの波長フィルタ膜９_ｉで第ｉ成分光が受光素子４_ｉ方向に反射される。

【0123】

次に波長フィルタ膜９_ｉに入射した第ｉ成分光λ_ｉの挙動について、第２成分光λ_２を例に挙げて説明する。第２成分光λ_２は、波長フィルタ膜９_２で、受光素子４_２に向けて反射される。波長フィルタ膜９_２から受光素子４_２までの経路に設けられる第１波長フィルタ膜９_１は、波長λ_１を超える波長の第２成分光λ_２を透過させるので、第２成分光λ_２は、レンズ１５_２でコリメートされて、受光素子４_２に受光される。

【0124】

第７光素子８０は、第１光素子１０と同様の効果を奏するが、第１光素子１０とは異なり、一枚の波長フィルタ膜７の内部で透過波長を変更する必要がなく、波長フィルタ膜９_ｉを容易に作成することができる。

【符号の説明】

【0125】

１０，３０，４０，５０，６０，７０，８０ 光素子
１ 基板
１ａ 主面
３ テーパ部
３Ｇ グレーティング
４，４_１〜４_N 受光素子
５ 発光素子
６，６_１〜６_Ｎ 波長フィルタブロック
６ａ ブロック本体
６ｂ 上面
６ｃ 下面
７，９_１〜９_Ｎ，１３ 波長フィルタ膜
７ａ 第１波長フィルタ膜
７ｂ 第２波長フィルタ膜
７_０〜７_Ｎ，７_０ａ〜７_Ｎａ，７_０ｂ〜７_Ｎｂ 第０〜第Ｎ領域
８ ＭＥＭＳミラー装置
８ａ 制御駆動装置
８_１〜８_Ｎ 反射鏡
１１ 全反射膜
１２ 光ファイバ
１４ 光導波路
１４ａ コア
１４ｂ クラッド
１５_１〜１５_Ｎ レンズ
３１ スポットサイズ変換器
３２ 遮光領域
３３ 外部共振器
３４ 外部変調器
３５ 光回路
３６ チャネル型光導波路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】