(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】
(24)【登録日】2022-02-16
(45)【発行日】2022-02-25
(54)【発明の名称】光分岐結合器及び光送受信モジュール
(51)【国際特許分類】
G02B 6/125 20060101AFI20220217BHJP
G02B 6/122 20060101ALI20220217BHJP
G02B 6/12 20060101ALI20220217BHJP
G02B 6/42 20060101ALI20220217BHJP
【ＦＩ】
G02B6/125 301
G02B6/122 311
G02B6/12 301
G02B6/42
【請求項の数】
1
(21)【出願番号】P 2017088409
(22)【出願日】2017-04-27
(65)【公開番号】P2018185467
(43)【公開日】2018-11-22
【審査請求日】2020-04-20
(73)【特許権者】
【識別番号】000240477
【氏名又は名称】アダマンド並木精密宝石株式会社
(72)【発明者】
【氏名】藤原 弘幸
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 勝
(72)【発明者】
【氏名】鳥居 薫
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 廉
(72)【発明者】
【氏名】飯久保 忠久
【審査官】井部 紗代子
(56)【参考文献】
【文献】特開２００２－０３１７４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００８／０２６７５６４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００７－０５２１９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－２７７６７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０７０９９５３９（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】特開２０１７－１６１６８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０３２５８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２７６４５２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ６／１２ － ６／１４
Ｇ０２Ｂ ６／２６ － ６／２７
Ｇ０２Ｂ ６／３０ － ６／３４
Ｇ０２Ｂ ６／４２ － ６／４３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
一端側から他端側へ形成されている第１の光導波路と、前記一端側から前記他端側へ別経路で形成されている第２の光導波路と、
前記第１の光導波路と前記第２の光導波路の周囲を覆うクラッドとを備え、
前記第１の光導波路の他端側が前記第２の光導波路の他端側に接合されている接合部分が形成されており、
前記第１の光導波路と前記第２の光導波路が、光硬化樹脂の硬化物であり、
前記第１の光導波路の屈折率n1、前記第２の光導波路の屈折率n2、及び前記クラッドの屈折率ncが、n1＞n2＞ncであり、
前記第２の光導波路が前記他端側から前記一端側に向かうに従って細く形成されている光分岐結合器と、前記第１の光導波路の前記一端側の端面に設けられている光源部と、前記第２の光導波路の前記一端側の端面に設けられている受光部とを備えている光送受信モジュール、
又は
一端側から他端側へ形成されている第１の光導波路と、
前記一端側から前記他端側へ別経路で形成されている第２の光導波路と、
前記第１の光導波路と前記第２の光導波路の周囲を覆うクラッドとを備え、
前記第１の光導波路の他端側が前記第２の光導波路の他端側に接合されている接合部分が形成されており、
前記第１の光導波路と前記第２の光導波路が、光硬化樹脂の硬化物であり、
前記第１の光導波路の屈折率n1、前記第２の光導波路の屈折率n2、及び前記クラッドの屈折率ncが、n1＞n2＞ncであり、
前記第２の光導波路が前記他端側から前記一端側に向かうに従って細く形成され、
前記接合部分で、前記第１の光導波路がその軸方向に、長さＬで前記第２の光導波路に内在されており、前記長さＬ＜前記第１の光導波路の全長であり、
前記第１の光導波路の前記他端側が、前記第２の光導波路の前記他端側に接合されており、
前記第２の光導波路の前記一端側を上側、前記第１の光導波路の前記一端側を下側とした時にその接合箇所が、前記第２の光導波路の断面内で前記下側に偏在されている光分岐結合器と、
前記第１の光導波路の前記一端側の端面に設けられている光源部と、前記第２の光導波路の前記一端側の端面に設けられている受光部とを備えている光送受信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光分岐結合器及び光送受信モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、この種の発明には、例えば特許文献１に記載されている光モジュールのように、中空状の筐体と、該筐体の壁面に接続された三つの光ファイバと、前記筐体内に支持された光学フィルタ（ハーフミラーやWDMフィルタ等）と、前記筐体内に充填された光硬化樹脂の硬化物とを具備した光モジュールが挙げられる。
【0003】
この光モジュールの製造方法では、前記光ファイバから照射される光により筐体内の光硬化樹脂を硬化させて、前記光フィルタの両側に三つコアを形成する。このような製造技術は、自己形成導波路技術と呼称される。この後、前記三つのコアを被覆するように、これらコアよりも屈折率が小さい材料からなるクラッドを形成する。
【0004】
また、他の従来技術としては、例えば特許文献２に記載されている光分岐結合器のように、自己形成導波路技術により、フィルターレスの分岐構造が形成されたものもある。この光分岐結合器では、分岐された二本の光導波路コアの角度が、10度以上30度以下に限定されており、これによって、設計及び製造時の光軸合せの困難が解消され、光損失の増加を抑制できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特許第４９７９６４９号公報
【文献】特許第４９７０３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
先行技術のような自己形成された前記光モジュールや前記光分岐結合器を光送受信モジュールに使用して光学的な動作を検証した結果、以下の様な課題を呈する事を本出願人は検証の上見出した。検証に際し、前記光モジュールや前記光分岐結合器の一方の光導波路の端面に光源部を設けると共に、別経路である他方の光導波路の端面に受光部を設けて光学的に結合させ、光送受信モジュールを形成した。
【0007】
まず第１の課題として、受光部で測定された信号の品質低下が挙げられ、そのような信号品質の低下として、図７に示すようなアイパターン画像が測定された。図７のアイパターン画像に於いて、測定された信号にジッタ（Jitter）が発生している事が判明した。
【0008】
更に第２の課題として、一方及び他方の光導波路が分岐する構造に起因して、受光部で受光可能な信号の光量が低下する事が判明した。
【0009】
なお、図７のアイパターン画像は、次の条件で測定された画像である。まず、受光部に光学的に結合される光導波路の径を一定に設定する。更に、長さ15ｍのSI型（ステップインデックス型）200／230μｍのマルチモード光ファイバの両端部に、前記光送受信モジュールを接続し、これら対向する二つの光送受信モジュールによって１Gbpsの１芯双方向通信を行い、ビットエラーレートテスタ（アジレントテクノロジー社製（現キーサイト・テクノロジー社）N4903A）を用いてアイパターン回析を行ったものである。
【0010】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、アイパターン画像で測定される信号のジッタの抑制と、受光部で受光可能な信号の光量低下の抑制が可能な光分岐結合器と光送受信モジュールの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
前記課題は、以下の本発明により解決される。即ち本発明の光送受信モジュールは、一端側から他端側へ形成されている第１の光導波路と、前記一端側から前記他端側へ別経路で形成されている第２の光導波路と、前記第１の光導波路と前記第２の光導波路の周囲を覆うクラッドとを備え、前記第１の光導波路の他端側が前記第２の光導波路の他端側に接合されている接合部分が形成されており、前記第１の光導波路と前記第２の光導波路が、光硬化樹脂の硬化物であり、前記第１の光導波路の屈折率n1、前記第２の光導波路の屈折率n2、及び前記クラッドの屈折率ncが、n1＞n2＞ncであり、前記第２の光導波路が前記他端側から前記一端側に向かうに従って細く形成されている光分岐結合器と、前記第１の光導波路の前記一端側の端面に設けられている光源部と、前記第２の光導波路の前記一端側の端面に設けられている受光部とを備えている光送受信モジュール、又は一端側から他端側へ形成されている第１の光導波路と、前記一端側から前記他端側へ別経路で形成されている第２の光導波路と、前記第１の光導波路と前記第２の光導波路の周囲を覆うクラッドとを備え、前記第１の光導波路の他端側が前記第２の光導波路の他端側に接合されている接合部分が形成されており、前記第１の光導波路と前記第２の光導波路が、光硬化樹脂の硬化物であり、前記第１の光導波路の屈折率n1、前記第２の光導波路の屈折率n2、及び前記クラッドの屈折率ncが、n1＞n2＞ncであり、前記第２の光導波路が前記他端側から前記一端側に向かうに従って細く形成され、前記接合部分で、前記第１の光導波路がその軸方向に、長さＬで前記第２の光導波路に内在されており、前記長さＬ＜前記第１の光導波路の全長であり、前記第１の光導波路の前記他端側が、前記第２の光導波路の前記他端側に接合されており、前記第２の光導波路の前記一端側を上側、前記第１の光導波路の前記一端側を下側とした時にその接合箇所が、前記第２の光導波路の断面内で前記下側に偏在されている光分岐結合器と、前記第１の光導波路の前記一端側の端面に設けられている光源部と、前記第２の光導波路の前記一端側の端面に設けられている受光部とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明に依れば、光を入射する光源部を第１の光導波路の一端側の端面に設けると共に、光を受光する受光部を第２の光導波路の一端側の端面に設けて、光送受信モジュールに本願の光分岐結合器を用いた場合、第１の光導波路が入射用光導波路、第２の光導波路が出射用光導波路となり、下記種々の効果を呈する。
【0015】
第１の効果として、第２の光導波路を他端側から一端側に向かうに従って細く形成する事により、第２の光導波路と光学的に結合可能な受光部の受光面積を拡大する事が可能となる。従って、受光部と第２の光導波路との光結合効率が向上し、アイパターン画像に於ける信号のジッタが抑制され、信号の高密度化が達成される。
【0016】
更に第１の光導波路の他端側が、第２の光導波路の他端側に接合されており、第２の光導波路の一端側を上側、第１の光導波路の一端側を下側とした時にその接合箇所が、第２の光導波路の断面内で下側に偏在されている。このような光分岐結合器の構成により、第１の光導波路が第２の光導波路の内部に内在しているにも関わらず、第２の光導波路の中央付近の光伝搬空間を拡大する事が出来る。従って、第２の光導波路を伝搬する光の光量の低下を抑制する事が可能となり、受光部で受光可能な信号の光量の低下も抑制出来るという第２の効果が得られる。
【0017】
更に、第１の光導波路をその軸方向で、長さＬで以て第２の光導波路に内在させる（長さＬ＜第１の光導波路の全長）事により、他端側で第１の光導波路を、その軸方向に長さL1（０ｍｍ超且つＬ未満）で以て、第２の光導波路に沿って形成する事が可能となる。従って、他端側に於ける第１の光導波路の急激な曲げが抑えられ、第２の光導波路への光の伝搬漏れが減少でき、第１の光導波路における光伝搬の損失を低減する事が可能になる。
【0018】
また、第１の光導波路を光が伝搬する際の、光の劣化が抑制される。
【0019】
更に、長さＬ＜第１の光導波路の全長と設定する事により、第２の光導波路の軸方向に於ける光の伝搬空間をより大きく確保する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の実施例に係る光分岐結合器であり、容器の一部を切り欠いた断面で示した側面図である。
【図5】本発明の実施例に係る光送受信モジュールを示す部分側断面図である。
【図7】従来の光送受信モジュールを使用して測定されたアイパターン画像である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
本実施の形態の第一の特徴は、光分岐結合器が、一端側から他端側へ形成されている第１の光導波路と、一端側から他端側へ別経路で形成されている第２の光導波路と、第１の光導波路と第２の光導波路の周囲を覆うクラッドとを備え、第１の光導波路の他端側が第２の光導波路の他端側に接合されている接合部分が形成されており、第１の光導波路と第２の光導波路が、光硬化樹脂の硬化物であり、第１の光導波路の屈折率n1、第２の光導波路の屈折率n2、及びクラッドの屈折率ncが、n1＞n2＞ncであり、第２の光導波路が他端側から一端側に向かうに従って細く形成されていることである。
【0022】
以上の光分岐結合器に依れば、光を入射する光源部を第１の光導波路の一端側の端面に設けると共に、光を受光する受光部を第２の光導波路の一端側の端面に設けて、光送受信モジュールに本願の光分岐結合器を用いた場合、第１の光導波路が入射用光導波路、第２の光導波路が出射用光導波路となり、下記効果を呈する。
【0023】
即ち、上記光分岐結合器の構成に依れば、第２の光導波路を他端側から一端側に向かうに従って細く形成する事により、第２の光導波路と光学的に結合可能な受光部の受光面積を拡大する事が可能となる。従って、受光部と第２の光導波路との光結合効率が向上し、アイパターン画像に於ける信号のジッタが抑制され、信号の高密度化が達成される。
【0024】
なお本発明に於いて一端側とは、第１の光導波路と第２の光導波路の端面、及びその端面を有する側を指すものとする。また他端側とは、前記一端側の反対側に於ける第１の光導波路と第２の光導波路の端面、及びその端面を有する側を指すものとする。
【0025】
また第二の特徴は、接合部分で、第１の光導波路がその軸方向に、長さＬで第２の光導波路に内在されており、長さＬ＜第１の光導波路の全長であり、第１の光導波路の他端側が、第２の光導波路の他端側に接合されており、第２の光導波路の一端側を上側、第１の光導波路の一端側を下側とした時にその接合箇所が、第２の光導波路の断面内で下側に偏在されていることである。なお、上側及び下側とは、光分岐結合器に於ける上側及び下側という事である。
【0026】
この構成に依れば、第１の光導波路の他端側が、第２の光導波路の他端側に接合されており、第２の光導波路の一端側を上側、第１の光導波路の一端側を下側とした時にその接合箇所が、第２の光導波路の断面内で下側に偏在されている。このような光分岐結合器の構成により、第１の光導波路が第２の光導波路の内部に内在しているにも関わらず、第２の光導波路の中央付近の光伝搬空間を拡大する事が出来る。従って、第２の光導波路を伝搬する光の光量の低下を抑制する事が可能となり、受光部で受光可能な信号の光量の低下も抑制出来る。
【0027】
更に、第１の光導波路をその軸方向で、長さＬで以て第２の光導波路に内在させる（長さＬ＜第１の光導波路の全長）事により、他端側で第１の光導波路を、その軸方向に長さL1ｍｍ（０ｍｍ超且つＬ未満）で以て、第２の光導波路に沿って形成する事が可能となる。従って、他端側に於ける第１の光導波路の急激な曲げが抑えられ、第２の光導波路への光の伝搬漏れが減少でき、第１の光導波路における光伝搬の損失を低減する事が可能になる。
【0028】
なお、他端側で第１の光導波路を、その軸方向に長さL1（０ｍｍ超且つＬ未満）で以て、第２の光導波路に沿って形成する為には、第１の光導波路と第２の光導波路の軸の少なくとも一方が非直線状に形成されている事が望ましい。
【0029】
また、第１の光導波路を光が伝搬する際の光の劣化が抑制される。
【0030】
更に、長さＬ＜第１の光導波路の全長と設定する事により、第２の光導波路の軸方向に於ける光の伝搬空間をより大きく確保する事が出来る。
【0031】
以下に本発明に係る実施例を説明するが、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。
【実施例】
【0032】
【0033】
図１、図２、及び図４より、光分岐結合器Ａは、第１の光導波路１と、第２の光導波路２と、クラッド３とを備えて形成されている。以下必要に応じて、単に光導波路１、光導波路２と標記する。光導波路１は一端側（図１、図２、及び図４に依れば右端側）から他端側（同図左端側）へ形成されている。光導波路２は、同じ一端側から別経路で他端側へ形成されている。更に光導波路１の他端側は、光導波路２の他端側に接合され、光導波路１、２の軸方向で接合部分Ｘが形成されている。
【0034】
更に、光導波路１と２をコアとして、これらコアの周囲を長手方向の全長に亘ってクラッド３が覆っている。クラッド３は、後述する容器40の内面形状に応じて、例えば円柱状や角柱状、その他の立体形状に形成することが可能である。なお光分岐結合器Ａでは、クラッド３の幅寸法Ｗは図２より3.1ｍｍとしている。
【0035】
なお一端側とは、各光導波路１、２の端面、及びその端面を有する側を指すものとする。また他端側とは、前記一端側の反対側に於ける各光導波路１、２の端面、及びその端面を有する側を指すものとする。
【0036】
【0037】
光導波路１と２は、互いに異なる光硬化樹脂の硬化物で構成されている。またクラッド３は、光導波路１と２とも異なる光硬化樹脂の硬化物で構成されている。尚、クラッド３は熱硬化性樹脂等の他の材料に置き換え可能であるが、光導波路１及び２をそれぞれ構成する各光硬化樹脂よりも屈折率の低い材料を用いる事とする。
【0038】
光を入力させることにより、光導波路１又は２を自己形成導波路技術で作製する事が出来る。また、同一直線状に無い複数の光軸に対して、各光導波路１及び２を自己調芯で接続することが可能となる。加えて光分岐結合器Ａを、フィルタ及びレンズ等の光学部品を用いずに構成することが出来る。
【0039】
第１及び第２の光硬化樹脂は、例えば400ｎｍ～500ｎｍの波長の光により硬化する光硬化樹脂であれば良く、例えば前記特許文献１及び２に記載された光硬化樹脂や、その他の周知の光硬化樹脂から適宜に選択することが可能である。
【0040】
各光導波路１、２、及びクラッド３に、それぞれ異なる光硬化樹脂を用いる事により、光導波路２の屈折率n2が、光導波路１の屈折率n1よりも小さく（n1＞n2）なっている。更に、クラッド３の屈折率ncが、前記各屈折率n1及びn2よりも小さくなっている（n1＞nc及びn2＞nc）。即ち、光導波路１の屈折率n1、光導波路２の屈折率n2、及びクラッド３の屈折率ncの間には、n1＞n2＞ncの大小関係が成り立っている。
【0041】
このような屈折率の設定に依り、光導波路１は光導波路２に対して、光導波路１内に光を閉じ込める作用が働く。このため、例えば第３ポート30を、図４に示すように光導波路１の一端側に光学的に結合させ、第３ポート30から光導波路１を伝搬させ、第１ポート10へ光を伝搬した場合、光導波路２への光の漏れが少なく（特に接合部分Ｘに於いて光導波路２への光の漏れが少なく）、低損失且つ高品質な光伝搬が可能になる。
【0042】
本実施例では、前記屈折率としてn1＝約1.54、n2＝約1.52、nc＝約1.45の値が挙げられる。また、各光導波路１と２の間、光導波路１とクラッド３の間、光導波路２とクラッド３間のNA（Numerical Aperture：開口数）を、NA12、NA13、NA23とすると、以下の様に計算する事が出来る。
NA12＝（n1２-n2２）1/2
NA13＝（n1２-n3２）1/2
NA23＝（n2２-n3２）1/2
よって、前記屈折率値の例では、NA13＞NA23＞NA12の大小関係が成り立つ。
NA12＝（n1２-n2２）1/2
NA13＝（n1２-n3２）1/2
NA23＝（n2２-n3２）1/2
よって、前記屈折率値の例では、NA13＞NA23＞NA12の大小関係が成り立つ。
【0043】
なお、前記屈折率値（n1＝約1.54、n2＝約1.52、nc＝約1.45）以外の屈折率値では、NA13＞NA12＞NA23の大小関係が成り立つ場合もある。
【0044】
各光導波路１，２は軸方向に直交する断面の形状が、円形に形成されている。また、光導波路１の径は、光導波路２の径以下に設定されている。図２より具体的な一例として、光導波路１の径1a＝105μｍ、光導波路２の一端側の径2a＝105μｍ、光導波路２の他端側の径2b＝200μｍの値に設定されている。従って光分岐結合器Ａでは、光導波路２が他端側から一端側に向かうに従って、徐々に細く形成されている事になる。
【0045】
このように、各光導波路１、２の径を設定すると、例えば各光導波路１、２の他端側に接合し光学的に結合させた第１ポート10側から、光導波路２の一端側に光学的に結合させた第２ポート20側へ向かうように、太い方の光導波路２に光を伝搬させた場合、光が細い方の光導波路１へ漏れる事等による損失を低減することが出来る。
【0046】
図１～４に示すように光分岐結合器Ａでは、光導波路１と光導波路２の軸は、共に非直線状に形成されている。更に図２及び３に示すように、接合部分Ｘで、光導波路１がその軸方向に長さＬ（ｍｍ）で、光導波路２に内在されている。長さＬの寸法は０ｍｍ超の有限値であると共に、光導波路１の全長（非直線状の軸に於ける全長）未満に設定するものとし、（長さＬ＜光導波路１の全長）との大小関係が設定される。従って、光導波路１の他端側の一部が、図１～４に示すように光導波路２で覆われており、光導波路１と２は、一端側に向かって枝分かれ状に略Ｙ字状もしくは略Ｖ字状に構成されている。換言すれば接合部分Ｘは、光導波路１を光導波路２が覆ったダブルコア状に構成されている部分である。なお本実施例では一例として、長さＬ＝１ｍｍと設定した。
【0047】
光導波路１の他端側は、光導波路２の他端側に接合部分Ｘで接合されている。更にその接合部分Ｘ内に於ける光導波路２の断面内で、光導波路１の他端側の接合箇所は、図１～４に示すように下側に偏在している。なお図１～４に示す方向から光分岐結合器Ａを見た時に、第２の光導波路の一端側を上側、第１の光導波路の一端側を下側としている。即ち、上側及び下側とは、図１～４に示す光分岐結合器Ａに於ける上側及び下側という事である。
【0048】
更に、本実施例の光分岐結合器Ａでは光導波路１の外周の一点が、光導波路２の外周の一点に接するまで、光導波路１の他端側が各図１～４の下側に偏在して接合されている。よって、他端側に於ける光導波路２の中央付近の光伝搬空間が拡大形成されている。
【0049】
なお図４では、第１～第３ポート10、20、30を実線で示しているが、各ポート10、20、30が無い態様に変更しても良い。
【0050】
第１ポート10、第２ポート20及び第３ポート30は、それぞれ、コア径が異なる光ファイバである。各ポート10、20、30を形成する光ファイバとしては、SI型（ステップインデックス型）もGI型（グレーデッドインデックス型）も使用可能であり、更にシングルモードファイバやマルチモードファイバでも使用する事が出来る。
【0051】
第１ポート10のコア径をc1、第２ポート20のコア径をc2、第３ポート30のコア径をc3とすると、c1≧c2≧c3の関係が成立している事が、各光導波路２、３の径寸法1a、2a、2bとの光結合関係及び各光導波路２、３との光結合効率の低下防止の観点から好ましい。具体的な一例として、c3＝1a＝105μｍ、c2＝2a＝105μｍ、c1＝2b＝200μｍの値が挙げられる。従って本実施例では前記コア径の関係を、c1≧c2＝c3のように設定している。
【0052】
また容器40は、クラッド３の外面形状を形作る中空立体状に形成される。この容器40の材料は、例えば金属や硬質合成樹脂、セラミック、ガラス等の硬質材料とすれば良く、必要に応じて、紫外線光を透過させる窓や開口等が設けられる。
【0053】
この容器40の一端側には、第２ポート20及び第３ポート30の端部を挿通する、図示しない貫通状の孔が形成される。また容器40の他端側には、第１ポート10の端部を挿通する、図示しない貫通状の孔が形成される。更に容器40の壁部には、各光導波路１及び２、更にクラッド３を構成する光硬化樹脂を充填したり、未硬化の光硬化樹脂を除去するための開口部（図示せず）が設けられている。
【0054】
光分岐結合器Ａは、３つのポート10、20、30から出射される光を用いた自己形成導波路技術により製造されており、低損失の光分岐結合器Ａを製造することが可能となる。
【0055】
以上の光分岐結合器Ａを用いて、例えば、図５に示す光送受信モジュールＢを構成する。図５の光送受信モジュールＢは、第１ポート10を光学的に結合した光分岐結合器Ａと、光源部４と、受光部５と、制御回路部６とを備えて形成されており、光送受信モジュールＢの用途としては光トランシーバが挙げられる。
【0056】
光源部４は光を光導波路１に入射するように、光導波路１の一端側（図５の右端側）の端面に設けられている。また、受光部５は光を光導波路２から受光するように、光導波路２の一端側（図５の右端側）の端面に設けられている。光源部４は、発光ダイオードや、レーザダイオード等を備えた光源装置である。一方の受光部５は、フォトダイオードやフォトトランジスタ等を備えた受光装置である。
【0057】
光源部４及び受光部５は、制御基板６によって一体的に支持されている。制御基板６は、外部から入力される電気信号を光信号に変換して光源部４から光導波路１へ入射して光学的に結合するための回路等を有する電子回路基板である。同時に、光導波路２からの出射光を受光して、光学的に結合した光の信号を電気信号に変換して、外部へ出力するための回路等を有する電子回路基板である。
【0058】
図５のように光源部４及び受光部５が、光分岐結合器Ａに対して設けられる事により、光導波路１が入射用光導波路、光導波路２が出射用光導波路となる。即ち、光導波路１の一端側から他端側に光が伝搬されると共に、光導波路２の他端側から一端側に優先的に光が伝搬される。
【0059】
次に、光分岐結合器Ａ及び光送受信モジュールＢの性能評価の検証実験を行った。この検証実験では、長さ15ｍのSI型200／230μｍのマルチモード光ファイバの両端部の各々に、光送受信モジュールＢを接続し、これら対向する二つの光送受信モジュールＢ、Ｂによって１Gbpsの１芯双方向通信を行い、ビットエラーレートテスタ（アジレントテクノロジー社製（現キーサイト・テクノロジー社）N4903A）を用いてアイパターン回析を行った。
【0060】
【0061】
光導波路１の屈折率n1よりも光導波路２の屈折率n2を小さくすること、及び径1aを径2a以下とすること等により、光導波路１と２の相互間の影響による光伝搬品質の低下を抑制できることが見出された。
【0062】
また光分岐結合器Ａでは、第光導波路１と光導波路２の間の角度を例えば０°～10°程度に小さくすることが出来るので、上記した高い光伝搬品質を得ることが可能であると共に、光交差方向の寸法を小さくして、光分岐結合器Ａ全体を細身化することが出来る。
【0063】
特に光分岐結合器Ａは、一対の双方向通信デバイスを構成するのに適しており、フィルターレスでギガビットクラスの高速通信が可能である。
【0064】
更に、単一波長で双方向通信が可能となる。また、１種類の光送受信モジュール２個で、１芯双方向通信モジュールを構成することが可能となり、低コスト化が可能となった。
【0065】
更に、光導波路２を他端側から一端側に向かうに従って細く形成する事により、光導波路２と光学的に結合可能な受光部５の受光面積を拡大する事が可能となる。従って、受光部５と光導波路２との光結合効率が向上し、図７と比較して図６のアイパターン画像に於ける信号のジッタが抑制され、信号の高密度化が達成されていることも確認された。
【0066】
更に光分岐結合器Ａでは、前記の通り光導波路１の他端側が、光導波路２の他端側に接合されていると共に、その接合箇所が光導波路２の断面内で下側に偏在されている。よって、光導波路１が光導波路２の内部に内在しているにも関わらず、光導波路２の中央付近の光伝搬空間を拡大する事が出来る。従って、光導波路２を伝搬する光の光量の低下を抑制する事が可能となり、受光部５で受光可能な信号の光量の低下も抑制出来る。
【0067】
更に、光導波路１をその軸方向で、長さＬで以て光導波路２に内在させる（長さＬ＜第１の光導波路の全長）事により、他端側で光導波路１を、その軸方向に長さL1ｍｍ（０ｍｍ超且つＬ未満）で以て、光導波路２に沿って形成する事が可能となる（図３参照）。従って、他端側に於ける光導波路１の急激な曲げが抑えられ、光導波路２への光の伝搬漏れが減少でき、光導波路１における光伝搬の損失を低減する事が可能になる。なお本実施例では一例として、長さL1＝0.3ｍｍと設定した。
【0068】
なお、他端側で光導波路１を、その軸方向に長さL1（０ｍｍ超且つＬ未満）で以て、光導波路２に沿って形成する為には、光導波路１と光導波路２の軸の少なくとも一方が非直線状に形成されている事が望ましい。
【0069】
また、光導波路１を光が伝搬する際の光の劣化が抑制される。
【0070】
更に、長さＬ＜光導波路１の全長と設定する事により、光導波路２の軸方向に於ける光の伝搬空間をより大きく確保する事が出来る。
【0071】
光分岐結合器Ａでは、前記の通り光導波路１の他端側が、光導波路２の他端側に接合されていると共に、その接合箇所が光導波路２の断面内で下側に偏在されている。従って、他端側の光導波路２の断面構造は中心点を基点とした点対称とはならない。更に、光導波路１の他端側を光導波路２の他端側に接合する際、光導波路２の断面内で下側に偏在させるならば、光の伝搬方向において長さL1まで一体に接合させず、少しでも光導波路２を単独で存在させる事が望ましい。しかしながら、本出願では光導波路２が点対称とならない構造を、あえて光の伝搬方向に長さL1まで設ける事により、上記各効果が得られることを、検証実験により導出した。
【0072】
なお光分岐結合器Ａでは、光硬化樹脂からなるクラッド３を設けたが、他例として光硬化樹脂のクラッド３を省いて、周囲の気体、液体（例えば空気、水等）をクラッドとすることも可能である。
【0073】
なお光導波路１の径c3は、一端側と他端側とで一定で無くても良い。
【0074】
また光分岐結合器Ａでは、第１ポート10を単一のコアと単一のクラッドを有する光ファイバとしているが、より好ましい他例としては、第１ポート10を、中心部寄りのコアと、該コアの周囲を覆う第１クラッドと、該第１クラッドの周囲を覆う第２クラッドとを具備するダブルクラッド構造の光ファイバに変更しても良い。この他例では、第１ポート10のコア径を光導波路１の径2b以上として、光導波路１を第１ポート10のコアに接合する。そして、第１ポート10の第１クラッドの外径を径2b以上とし、他端側にて光導波路２で光導波路１を覆うようにして、光導波路２を第１ポート10の第１クラッドの部分に接合する。
【符号の説明】
【0075】
１ 第１の光導波路
1a 第１の光導波路の径
２ 第２の光導波路
2a 第２の光導波路の一端側の径
2b 第２の光導波路の他端側の径
３ クラッド
４ 光源部
５ 受光部
６ 制御基板
１０ 第１ポート
２０ 第２ポート
３０ 第３ポート
４０ 容器
Ａ 光分岐結合器
Ｂ 光送受信モジュール
c1 第１ポートのコア径
c2 第２ポートのコア径
c3 第３ポートのコア径
Ｌ 第１の光導波路が第２の光導波路に内在している長さ
L1 第１の光導波路が第２の光導波路に沿って形成される長さ
Ｘ 接合部分
Ｗ クラッドの幅寸法
1a 第１の光導波路の径
２ 第２の光導波路
2a 第２の光導波路の一端側の径
2b 第２の光導波路の他端側の径
３ クラッド
４ 光源部
５ 受光部
６ 制御基板
１０ 第１ポート
２０ 第２ポート
３０ 第３ポート
４０ 容器
Ａ 光分岐結合器
Ｂ 光送受信モジュール
c1 第１ポートのコア径
c2 第２ポートのコア径
c3 第３ポートのコア径
Ｌ 第１の光導波路が第２の光導波路に内在している長さ
L1 第１の光導波路が第２の光導波路に沿って形成される長さ
Ｘ 接合部分
Ｗ クラッドの幅寸法
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
