JP3474978B2 - 導波路型光合分波器および導波路型光合分波器を用いた光線路監視システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ通信等
に用いられる導波路型光合分波器および導波路型光合分
波器を用いた光線路監視システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバを用いた光通信システムの１
つとして、電話通信があり、大都市間の幹線局間を光フ
ァイバにより接続して通信することが既に実用化されて
いる。今後は、電話局側と加入者側とを光ファイバケー
ブルにより接続して、電話局側と加入者側との間におい
ても光ファイバによる電話通信を行うことが検討されて
おり、このように、光ファイバを用いた光通信網を張り
廻らすことにより、高度で大量の通信が行われることが
期待されている。しかしながら、電話局側と電話加入者
側を接続する光ファイバケーブルの光加入者線路に断線
等の何らかの支障が生じると、電話通信を行うことがで
きない等の通信障害が生じ、大きな問題となるため、電
話局側で光ファイバケーブルを常時監視し、断線等の有
無を検出するために、例えば図２に示すような光線路監
視システムが提案されている。

【０００３】同図において、局18が光ファイバケーブル
により形成された光加入者線路15を介して光加入者19と
接続されており、局18側には、局側通信機器11、光フィ
ルタ12、光合分波器21、試験監視機器14が設けられ、光
加入者19側には光フィルタ16と加入者側通信機器17とが
設けられている。局側通信機器11は、ある特定の通信波
長の通信光を発信する光源として機能するものであり、
局側通信機器11からの通信光は光フィルタ12を介して光
合分波器21の端子Ｐ₀₁に入射し、端子Ｐ₀₄側から出射し
て光加入者線路15に入射し、光加入者線路15を伝搬した
後に、光フィルタ16を介して加入者側通信機器17に入射
する。

【０００４】試験監視機器14は、ＯＴＤＲ（Optical Ti
me Domain Reflectmeter）等により形成されており、局
側通信機器11からの通信光の波長とは異なる波長の試験
監視光を発信するようになっており、この試験監視光
は、光合分波器21の端子Ｐ₀₂から光合分波器21に入射
し、端子Ｐ₀₄側から出射して光加入者線路15に入射す
る。そして、光加入者線路15を光加入者19側に伝搬する
と共に、光加入者線路15で散乱した後、光合分波器21側
に逆行して戻り、この戻り光が光合分波器21の端子Ｐ₀₂
側から試験監視機器14側に戻って、試験監視機器14によ
り監視されるようになっている。

【０００５】この散乱による戻り光とは、例えば、周知
のレイリー散乱等により、光ファイバ等を伝搬する光の
うち、微小部分が散乱するものであり、この散乱光は、
光が伝搬してきた方向と逆方向に散乱し、加入者線路15
を所定の減衰を受けながら試験監視機器14に向かって戻
ってくる。このため、光が加入者線路15のどの地点で散
乱したかにより、試験監視機器14に戻る光の強度が変化
する。そこで、試験監視機器14の受光部において戻り光
の強度を、時間領域で測定することにより、光加入者線
路15の位置による損失の違いを明らかにすることが可能
となり、光加入者線路15の断線等の異常の有無を検出
し、光加入者線路15の光線路の監視が行われるのであ
る。

【０００６】なお、光フィルタ12, 16は、それぞれ局側
通信機器11や加入者側通信機器17に試験監視光による悪
影響が及ばないように、試験監視光を充分に減衰させる
ことができるフィルタにより形成されている。光フィル
タ16は、光加入者線路15を光加入者19側に伝搬してくる
試験監視光の強度を減衰させて、試験監視光を加入者側
通信機器17に入射させないようになっており、また、光
フィルタ12は、光加入者線路15で散乱して局18側に戻っ
てくる前記試験監視光の戻り光のうち、光合分波器21の
端子Ｐ₀₁側から出射して局側通信機器11側に伝搬しよう
とする光を減衰させて局側通信機器11には入射しないよ
うにしている。

【０００７】このように、光フィルタ12，16を介設する
ことにより、図２に示すような光線路試験監視システム
は、局18側と光加入者19側との通信に影響を与えること
なく、通信とは独立に常時光加入者線路15を監視するこ
とができる。

【０００８】上記のようなシステムにおいて、光合分波
器21としては、従来から、光ファイバを溶融延伸したフ
ァイバ型光合分波器が使用されているが、最近では、例
えば図１に示すような平面光波回路を用いた導波路型光
合分波器が提案されている。なお、図１の（ａ）には、
導波路型光合分波器の平面図が示されており、（ｂ）に
は、（ａ）の破線枠９内の拡大図が、（ｃ）には、
（ａ）のＡ−Ａ断面図がそれぞれ示されている。これら
の図において、基板５上に、第１の光導波路３と第２の
光導波路４とが間隔を介して並列に配列形成されてお
り、これらの第１と第２の光導波路３，４の途中には、
第１の光導波路３と第２の光導波路４を近接させて形成
した２つの方向性結合器１，２が直列に配設されてい
る。

【０００９】これら２つの方向性結合器１，２の間に
は、第１の光導波路３と第２の光導波路４の長さを相対
的に違えた移相部７が介設されており、このように、前
記光線路監視システムに用いられる導波路型光合分波器
は、２つの方向性結合器１，２と、その間に介設された
移相部７とを有するマッハツェンダ干渉計構造の光結合
部13を有する回路となっている。なお、図１に示す導波
路型光合分波器は、２つの方向性結合器１，２の結合長
Ｌ₁ （図示せず），Ｌ₂ は、共にＬで等しく形成されて
おり、各方向性結合器１，２における第１の光導波路３
と第２の光導波路４の導波路ピッチも共にｐで等しく形
成されている。

【００１０】また、この光合分波器21は図２に示した光
線路監視システムに用いられ、このときには、第１の光
導波路３の入射側端部Ｐ_A は局側通信機器11からの通信
光入射部と成し、第２の光導波路４の入射型端部Ｐ_B は
前記通信光と異なる波長の試験監視光の入射部と成し、
第２の光導波路４の出射側端部Ｐ_D は前記通信光伝送用
光線路としての光加入者線15の接続部と成している。

【００１１】なお、上記のような導波路型光合分波器
は、例えば、次のようにして形成されている。まず、図
１の（ｃ）に示すように、シリコンや石英等の厚さ0.5
〜１mm程度の鏡面研磨された平面基板５上に、火炎堆積
法、プラズマＣＶＤ（プラズマ化学蒸着）法、真空蒸着
法、ゾルーゲル法等の既知の方法により、石英を主成分
とする下部クラッド層６ａと、下部クラッド層６ａとの
比屈折率差が0.3 ％程度であり、下部クラッド層６ａよ
り僅かに屈折率が大きいコア層（光導波路３，４の層）
とを順次形成し、次に、反応性イオンエッチング法等を
用いたフォトリソグラフィ法により、所定の導波路パタ
ーンを形成するようにコア層の不要部分を除去し、図１
の（ａ）に示したようなパターンの導波路コア（第１、
第２の光導波路３，４）を形成する。

【００１２】そして、前記下部クラッド層６ａと同様の
手法により、下部クラッド層６ａと同じ屈折率を有する
上部クラッド層６ｂを形成してコア層を被覆し、平面光
波回路を完成させる。なお、前記導波路コアの寸法は、
例えば、幅８μｍ、厚み８μｍ程度の寸法に形成され
る。また、第１、第２の光導波路３，４の曲率は35000
〜50000 μｍ程度とし、各方向性結合器１，２の結合長
Ｌは０〜数千μｍ程度、光導波路ピッチｐは10〜15μｍ
程度とされる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、マ
ッハツェンダ干渉計構造をもつ平面光波回路の結合効率
Ｃは、方向性結合器１，２において、結合長をＬ₁ ，Ｌ
₂ 、完全結合長Ｌ_c1，Ｌ_c2、リード導波路による等価結
合長をＬ_off1，Ｌ_off2とし、さらに移相部７において、
伝搬光の伝搬定数をβ、２本の導波路３，４の経路差を
ΔＬとすると、次式（１）により表すことができる。

【００１４】 Ｃ＝cos²（βΔＬ／２）・sin²（φ₁ ＋φ₂ ）＋sin²（βΔＬ／２）・sin²（ φ₁ −φ₂ ）・・・・・（１）

【００１５】ただし、式（１）において、

【００１６】 φ₁ ＝（π／２）・（Ｌ₁ ＋Ｌ_off1）／Ｌ_c1・・・・・（２）

【００１７】 φ₂ ＝（π／２）・（Ｌ₂ ＋Ｌ_off2）／Ｌ_c2・・・・・（３）

【００１８】で表される。また、ここで用いられる個々
の方向性結合器１，２単体における結合効率Ｃ_DCは、そ
れぞれ次式（４）で表される。

【００１９】Ｃ_DC＝sin²（φ）・・・・・（４）

【００２０】ただし、式（４）において、φはφ₁ 又は
φ₂ である。なお、方向性結合器１，２において、完全
結合長Ｌ_c1およびＬ_c2とリード導波路による等価結合長
Ｌ_off1およびＬ_off2は、結合長とそこでの両導波路の導
波路ピッチ（中心間距離ｐ）の関数であるため、コア
（第１、第２の光導波路３，４）の曲率およびコアとク
ラッド６の比屈折率差が一定のとき、結合長Ｌとそこで
の両導波路の導波路ピッチｐを決めると、前記各長さＬ
_C1，Ｌ_c2，Ｌ_off1，Ｌ_off2は一義的に定まる。したがっ
て、各方向性結合器１，２における各結合効率Ｃ_DCは、
結合長Ｌとそこでの導波路ピッチｐにより決定される。

【００２１】従来、図２に示すような光線路監視システ
ムに用いられるマッハツェンダ干渉計構造の光合分波器
21においては、２つの方向性結合器１，２は、その各結
合効率Ｃ_DCの値が、一般に、Ｃ_DC＝0.5 となるように各
種パラメータが設定されていた。すなわち、φ＝π／４
＋Ｎπ（Ｎは０以上の整数）となるように各種パラメー
タが設定されることになる。また、このとき、光合分波
器21全体の結合効率Ｃは次式（５）のように定義され
る。

【００２２】Ｃ＝cos²（βΔＬ／２）・・・・・（５）

【００２３】そして、上記のような光合分波器は、この
結合効率Ｃが概略０となる波長帯と概略１となる波長帯
との間の光合分波結合器として機能する。そのため、光
合分波結合器を設計するときに、例えば、結合効率Ｃが
１（100 ％）となる波長帯が通信光の波長帯となり、結
合効率Ｃが０となる波長帯が試験監視光の波長帯となる
ように移相部７の経路差ΔＬを設定し、光合分波器を作
製するようにしている。

【００２４】言い換えれば、図１において、第１の光導
波路３の入射端Ｐ_A から波長λ₁ の通信光を入射させた
ときに、その光はほぼ100 ％、第２の光導波路４の出射
端Ｐ_D から出射し、一方、第２の光導波路４の入射端Ｐ
_B から波長λ₂ の試験監視光を入射させたときに、その
光も第２の光導波路４の出射端Ｐ_D からほぼ100 ％出射
することになる。

【００２５】また、第２の光導波路４の出射端Ｐ_D から
出射していた試験監視光は、光加入者線路15に入射した
後、光加入者線路15で散乱して再び第２の光導波路４の
出射端Ｐ_D 側に戻ってくるが、この戻り光のうち、ほぼ
100 ％が第２の光導波路４の入射端Ｐ_B から出射して試
験監視機器14に戻り、局側通信機器11側には伝搬しない
ことになる。したがって、試験監視光の波長帯の全ての
波長域の光に対して結合効率Ｃ＝０となるようにマッハ
ツェンダ干渉計構造の導波路型光合分波器を作製すれ
ば、図２に示したような光線路監視システムにおいて光
フィルタ12を省略することも可能であると考えられる。

【００２６】しかしながら、導波路型光合分波器を作製
するときに、試験監視波長の光に対する結合効率Ｃが０
となるようにしても、試験監視波長帯の全ての波長域の
光に対して結合効率Ｃ＝０とはならないために、結合効
率Ｃ＝０となる波長からずれた波長域の試験監視光が光
加入者線路15で散乱、逆行して光合分波器21側に戻り、
この戻り光が光合分波器21側の端子Ｐ₀₁側から出射して
局側通信機器11側に伝搬することになる。

【００２７】そのため、従来のマッハツェンダ干渉計構
造の導波路型光合分波器を用いた光線路監視システムに
おいては、試験監視光が局側通信機器11に入射すること
を防止するために、光フィルタ12を省略することはでき
ず、したがって、システムを構成するコストが高くなっ
てしまうといった問題があった。

【００２８】また、このフィルタ12は、試験監視光の全
波長域に対して光線路監視システム全体で最低でも40ｄ
Ｂ程度の損失を与えることができるだけの阻止特性を有
するフィルタとしなければならないために、この光フィ
ルタ12そのものの歩留まりを高くすることが難しく、そ
れにより、光線路監視システム構築の歩留まりも低くな
ってしまうといった問題もあった。

【００２９】さらに、図２に示したシステムにおいて
は、光合分波器21の端子Ｐ₀₃は無反射端としたが、将来
は、この端子Ｐ₀₃に光端子機器を接続し、端子Ｐ₀₁から
光合分波器21に入射した通信光の一部を端子Ｐ₀₃側に分
岐して光監視機器に入射させ、それにより、通信光のモ
ニタを行うことが考えられている。しかしながら、従来
のマッハツェンダ干渉計構造の導波路型光合分波器にお
いては、通信光は全て端子Ｐ₀₄から出射して光加入者線
路15を伝搬するようになっているために、通信光の一部
を端子Ｐ₀₃側から光監視機器側に伝搬することはできな
かった。

【００３０】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、歩留まりが高くコストの
安い光線路監視システムの構築を図ることが可能であ
り、願わくば、通信波長の光のモニタもできる光線路監
視システムの構築を図ることを可能とする導波路型光合
分波器および導波路型光合分波器を用いた光線路監視シ
ステムを提供することにある。

【００３１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成により課題を解決するため
の手段としている。すなわち、本発明の導波路型光合分
波器は、基板上に、第１の光導波路と第２の光導波路と
が間隔を介して並列に配列形成されており、これらの第
１と第２の光導波路の途中には該第１の光導波路と第２
の光導波路を近接させて形成した光結合特性の等しい２
つの方向性結合器が直列に配設されてこれら２つの方向
性結合器の間に第１の光導波路と第２の光導波路の長さ
を相対的に違えた移相部が介設されているマッハツェン
ダ干渉計構造の光結合部が設けられており、前記第１の
光導波路の入射側端部は光源からの通信光入射部と成
し、前記第２の光導波路の入射側端部は前記通信光と異
なる波長の試験監視光の入射部と成し、該第２の光導波
路の出射側端は前記通信光の伝送用光線路の接続部と成
している導波路型光合分波器であって、該導波路型光合
分波器の結合効率は通信光と試験監視光とで異なる値で
あり、前記２つの方向性結合器の前記試験監視波長の光
に対する結合効率はそれぞれ５０％以外の互いに等しい
大きさに形成されており、かつ、２つの方向性結合器の
通信波長の光に対する結合効率がそれぞれ５０％以外の
互いに等しい大きさに形成されていることを特徴として
構成されている。

【００３２】

【００３３】さらに、本発明の導波路型光合分波器を用
いた光線路監視システムは、基板上に、第１の光導波路
と第２の光導波路とが間隔を介して並列に配列形成され
ており、これらの第１と第２の光導波路の途中には該第
１の光導波路と第２の光導波路を近接させて形成した光
結合特性の等しい２つの方向性結合器が直列に配設され
てこれら２つの方向性結合器の間に第１の光導波路と第
２の光導波路の長さを相対的に違えた移相部が介設され
ているマッハツェンダ干渉計構造の光結合部が設けられ
ており、前記２つの方向性結合器の通信波長の光と試験
監視波長の光に対する結合効率のうち少なくとも試験監
視波長の光に対する結合効率がそれぞれ５０％以外の互
いに等しい大きさに形成されている導波路型光合分波器
を１つ以上前記本発明の導波路型光合分波器の通信光入
射部側に直列に接続し、この接続した導波路型光合分波
器を介して光源からの通信光を前記通信光入射部に入射
する構成としたことを特徴として構成されている。

【００３４】上記構成の本発明において、２つの方向性
結合器の試験監視波長の光に対する結合効率Ｃ_DCは、そ
れぞれ50％以外の互いに等しい大きさに形成されている
ために、前記式（２），（３）に示したφ₁ ，φ₂ の値
は、φ₁ ＝φ₂ となり、これらの値を、φ₁ ＝φ₂ ＝φ
とすると、導波路型光合分波器の結合効率Ｃは、次式
（６）に示すことができる。

【００３５】 Ｃ＝cos²（βΔＬ／２）sin²（２φ）・・・・・（６）

【００３６】本発明の導波路型光合分波器においては、
通信には障害となる試験監視波長帯の光は結合せず、一
方、通信波長帯の光は結合するような移相部の経路差Δ
Ｌを従来例に示した手段により選択するが、試験監視波
長の帯域内においては、光合分波器の結合効率が０％と
なる波長はわずか１点のみであり、その近傍の波長にお
いては微小の結合を有する。

【００３７】しかし、前記結合効率Ｃ_DCが50％以外の値
であることから、式（６）のsin²項は１未満となる。そ
の結果、試験監視光の波長が、導波路型光合分波器の結
合効率Ｃが完全に０となる波長からずれていたとして
も、結合効率Ｃ_DCが50％であり、sin²項が１であった従
来の導波路型光合分波器よりは試験監視波長の光に対す
る結合効率Ｃが小さくなり、本発明の導波路型光合分波
器を光線路監視システムに用いたときに、光加入者線路
側から光合分波器に戻ってきた試験監視光の戻り光が光
合分波器を介して通信光の光源側に伝搬する割合は小さ
くなる。そのため、試験監視波長の光の戻り光が通信光
光源に入射することを抑制するために用いられる光フィ
ルタの阻止特性が従来よりも小さくても、試験監視光の
通信光光源への入射を充分に阻止することが可能とな
る。

【００３８】また、２つの方向性結合器の通信光に対す
る結合効率Ｃ_DCも、それぞれ50％以外の互いに等しい大
きさに形成すれば、通信波長の光に対しても前記式
（６）のsin²項が１未満となり、第１の光導波路の入射
側端部から入射した通信波長帯の光のうち、全ての光が
第２の光導波路の出射側端部から出射されずに、通信光
の一部が第１の光導波路の出射側端部から出射すること
になる。そのため、第１の光導波路の出射側端部に通信
光監視用の光監視機器を接続することにより、通信光の
監視が可能となる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明にお
いて、従来例と同一名称部分には同一符号を付しその重
複説明は省略する。本発明に係る第１の実施形態例の導
波路型光合分波器は、図１に示したマッハツェンダ干渉
計構造の導波路型光合分波器であり、本実施形態例が従
来例と異なる特徴的なことは、２つの方向性結合器１，
２の試験監視波長の光に対する結合効率Ｃ_DCを、それぞ
れ50％以外の互いに等しい大きさに形成したことであ
り、具体的には、波長1.55μｍの試験監視光に対する結
合効率Ｃ_DCがそれぞれ88％に形成されている。

【００４０】また、本実施形態例の導波路型光合分波器
21は、従来例と同様に、図２に示すような光線路監視シ
ステムに組み込んで用いられるものであり、本実施形態
例では、局側通信機器11から波長1.31μｍ帯の通信光を
発信し、試験監視機器14からは波長1.55μｍの試験監視
光を発信するようになっている。なお、本実施形態例の
光合分波器21における方向性結合器１，２の、波長1.31
μｍの光に対する各結合効率Ｃ_DCは、それぞれ50％とな
っている。

【００４１】また、光合分波器21の第１、第２の光導波
路３，４のコア幅ｗはそれぞれ約８μｍ、第１、第２の
光導波路３，４のコア高さｈもそれぞれ約８μｍに形成
されており、第１、第２の光導波路３，４の曲率は5000
0 μｍ、第１、第２の光導波路３，４とクラッド６との
比屈折率差は0.35％に形成されている。方向性結合器
１，２の各結合長Ｌは491 μｍ、導波路ピッチｐは11.0
μｍ、移相部７での第１の光導波路３と第２の光導波路
４との経路差ΔＬは約2.68μｍとなっており、第１、第
２の光導波路３，４およびクラッド６は、それぞれ石英
ガラスを主成分とする材料により形成されている。本実
施形態例の上記以外の構成は従来例と同様に構成されて
いる。

【００４２】本実施形態例は以上のように構成されてお
り、本実施形態例の導波路型光合分波器の光結合特性を
確認するために、本実施形態例の導波路型光合分波器と
従来例の導波路型光合分波器のそれぞれにおいて、第１
の光導波路３の入射型端部Ｐ_A から通信光と試験監視光
の両方を入射させて、第２の光導波路４の出射側端部Ｐ
_D から出射される通信光および試験監視光の強度を測定
したところ、通信光の光強度は従来例と本実施形態例と
でほぼ同様の値となった。一方、試験監視光の強度は、
波長1.50μｍから1.60μｍの全波長域に対して、本実施
形態例の方が従来例よりも小さい値となることが確認さ
れた。

【００４３】図３には、本実施形態例の導波路型光合分
波器の、波長1.50μｍから1.60μｍまでの試験監視光に
対する、入射側端部Ｐ_A から出射側端部Ｐ_D への挿入損
失が示されている。この挿入損失は、前記波長帯の試験
監視光を第１の光導波路３の入射側端部Ｐ_A から入射さ
せて、そのとき、第２の光導波路４の出射側端部Ｐ_Dか
ら出射される光強度を測定して求めている。なお、比較
のために、従来の導波路型光合分波器について同様に求
めた挿入損失も図３中に示してある。同図から明らかな
ように、本実施形態例の導波路型光合分波器21は、従来
例の導波路型光合分波器に比べて、波長1.50μｍから1.
60μｍまでの試験監視光の挿入損失が全体的に高く、例
えば、挿入損失が20ｄＢ以上となる波長域は、従来の光
合分波器では1.55±0.02μｍ程度であるのに対し、本実
施形態例の光合分波器では1.55±0.03μｍ程度以上と大
きいことが分かる。

【００４４】このことは、試験監視光を第２の光導波路
４の出射側端部Ｐ_D から入射させて第１の光導波路３の
入射側端部Ｐ_A から出射させるときにも言えることであ
り、第２の光導波路４の出射側端部Ｐ_D から波長1.50μ
ｍ〜1.60μｍの試験監視光を入射させたときに、その光
のうち、第１の光導波路３の入射側端部Ｐ_A から出射す
る光の量は、本実施形態例の光合分波器21の方が従来例
の光合分波器21よりも小さい。

【００４５】そのため、本実施形態例の光合分波器21を
図２の光線路試験監視システムに用いたときに、試験監
視機器14から発信された波長1.55μｍ帯（例えば1.50μ
ｍ〜1.60μｍ）の試験監視光は光合分波器21を介して光
加入者線路15に入射し、光加入者線路15を伝搬しながら
散乱し、その散乱戻り光が光合分波器21の端子Ｐ₀₄を介
して出射側端部Ｐ_D から第２の光導波路４に入射する
が、この光のうち、例えば波長1.55±0.03μｍの光は光
合分波器21を通るときに殆ど減衰させられ、第１の光導
波路３の入射側端部Ｐ_A からは非常に小さい強度となっ
て出射される。

【００４６】したがって、局18内に設ける光フィルタ12
の阻止特性が従来のものに比べて高くなくても、試験監
視光が局側通信機器11に入射するのを防止することが可
能となり、光フィルタ12を作製するときの歩留まりを向
上させることができるし、システム全体を構築するとき
の歩留まりを向上させ、コストの低下を図ることができ
る。

【００４７】次に、本発明に係る導波路型光合分波器の
第２の実施形態例の説明をする。本実施形態例も上記第
１の実施形態例と同様に、図１に示す構成のマッハツェ
ンダ干渉計構造を有する導波路型光合分波器であり、本
実施形態例が上記第１の実施形態例と異なる特徴的なこ
とは、方向性結合器１，２の通信波長の光に対する結合
効率をそれぞれ50％以外の互いに等しい大きさに形成し
たことである。なお、本実施形態例では、図１の（ｂ）
に示す結合長Ｌを278 μｍとしており、それ以外の各寸
法や第１、第２の光導波路３，４とクラッド６との比屈
折率差、第１、第２の光導波路３，４およびクラッド６
および基板５の形成材料は上記第１の実施形態例と同様
に形成することにより、方向性結合器１，２の通信波長
（1.31μｍ）の光に対する各結合効率Ｃ_DCを35％、試験
監視波長（1.55μｍ）の光に対する各結合効率Ｃ_DCを71
％に形成している。

【００４８】本実施形態例は以上のように構成されてお
り、本実施形態例でも上記第１の実施形態例と同様の効
果を奏し、さらに、本実施形態例では、方向性結合器
１，２の通信光に対する各結合効率Ｃ_DCを50％以外の値
に形成することにより、第１の光導波路３の入射側端部
Ｐ_A から入射した通信光のうち、一部を第１の光導波路
３の出射側端部Ｐ_C 側に分岐して出射側端部Ｐ_C から出
射することができる。

【００４９】図４および図５には、それぞれ、上記第１
の実施形態例および第２の実施形態例の導波路型光合分
波器における第１の光導波路３の入射側端部Ｐ_A から出
射側端部Ｐ_C への挿入損失が示されている。これらのグ
ラフを作製するにあたり、第１の光導波路３の入射側端
部Ｐ_A から1.31μｍ帯の通信光と1.55μｍ帯の試験監視
光を入射させ、このとき、第１の光導波路３の出射側端
部Ｐ_C から出射される各波長の光の強度を測定してお
り、これらの図から明らかなように、波長1.31μｍ帯の
光の入射側端部Ｐ_A から出射側端部Ｐ_C への挿入損失は
第１の実施形態例の光合分波器21の方が第２の実施形態
例の光合分波器21よりも非常に大きいことが分かる。

【００５０】このことは、第１の実施形態例の光合分波
器２１においては、第１の光導波路３の入射側端部Ｐ_Ａ
から通信光を入射させても、その出射側端部Ｐ_Ｃからは
殆ど通信光が出射されないが、第２の実施形態例の光合
分波器２１において同様の操作を行ったときには、波長
１．３１μｍ帯の光の挿入損失が７〜９ｄＢ程度とな
り、通信光の一部が第１の光導波路３の出射側端部Ｐ_Ｃ
から出射されることを示している。そのため、第２の実
施形態例の光合分波器２１を図２の光線路試験監視シス
テムに用いるときに、同図の破線に示すように、光合分
波器の端子Ｐ_０３側に通信光をモニタするための光監視
機器２４を接続すれば、通信光の監視も同時に行うこと
が可能となる。

【００５１】図６には、本発明に係る導波路型光合分波
器を用いた光線路監視システムのシステム構成例が示さ
れている。この光線路試験監視システムが図２に示した
光線路監視システムと異なる特徴的なことは、局18側の
光フィルタ12を省略し、光フィルタ12の代わりに光合分
波器22，23を直列に接続した直列体を設け、局側通信機
器11からの通信光を光合分波器22，23を介して光合分波
器21の端子Ｐ₀₁に入射する構成としたことである。この
システムにおいては、光合分波器22，23は上記第１の実
施形態例と同様に構成された導波路型光合分波器であ
り、光合分波器21は上記第２の実施形態例の光合分波器
と同様に構成された導波路型光合分波器である。

【００５２】また、このシステムにおいては、光合分波
器21の端子Ｐ₀₃側に試験監視機器14ｂを接続しており、
この試験監視機器14ｂは通信光をモニタして監視する機
能を有している。なお、光合分波器22の端子Ｐ₁₂，Ｐ₁₃
および光合分波器23の端子Ｐ₂₁，Ｐ₂₄側は無反射端とな
っている。

【００５３】この導波路型光合分波器を用いた光線路監
視システムは以上のように構成されており、局側通信機
器11から発信される通信光は、光合分波器22，23を介し
て光合分波器21に入射することになり、このとき、通信
光は、端子Ｐ₁₁→端子Ｐ₁₄→端子Ｐ₂₂→端子Ｐ₂₃→端子
Ｐ₀₁と順に伝搬していき、端子Ｐ₀₁から光合分波器21に
入射した通信光のうち、大部分は端子Ｐ₀₄から出射して
光加入者線路15に入射し、図２のシステムと同様に光加
入者19（図６には図示せず）側に伝搬するが、前記通信
光のパワーの一部は端子Ｐ₀₃側から出射されて試験監視
機器14ｂに入射する。そして、通信光は試験監視機器14
ｂによりモニタされ、通信光の監視が行われる。

【００５４】一方、試験監視機器14ａから発信された試
験監視光は、端子Ｐ₀₂から光合分波器21に入射して、端
子Ｐ₀₄から出射し、図２のシステムと同様に、光加入者
線路15を伝搬しながら散乱し、その戻り光が光加入者線
路15を逆行して光合分波器21の端子Ｐ₀₄に戻り、端子Ｐ
₀₂から出射されて試験監視機器14ａに入射し、それによ
り光加入者線路15の監視が行われるが、試験監視光の戻
り光のうち、試験監視光の波長帯において結合効率Ｃが
完全に０％となる波長からずれた波長の光が、光合分波
器21の端子Ｐ₀₁から出射される。

【００５５】しかし、この端子Ｐ₀₁から出射される光
は、図２のシステムに上記第２の実施形態例の光合分波
器21を用いたときと同様に、従来の光合分波器を用いた
ときに比べて非常に強度の小さい光であり、この強度の
弱い光が、光合分波器22，23を通るときにさらに減衰さ
せられ、それにより、局側通信機器11に入射するときに
は、局側通信機器11に対して悪影響を及ぼすことがない
ように充分に強度の小さい光となる。そのため、試験監
視光を阻止するための光フィルタ12を設けなくても光線
路試験監視システムの構築が可能となり、光フィルタ12
を省略することができる。

【００５６】実際に、このシステムにおいては、光合分
波器21の端子Ｐ₀₄から入射した波長1.55±0.02μｍの試
験監視光に対して、光合分波器22の端子Ｐ₁₁では損失が
40ｄＢより大きくなることが確認されており、光フィル
タ12を用いなくても光線路試験監視システムの構築が可
能であることが立証された。

【００５７】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
ることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、
上記実施形態例では、図６に示すような光線路試験監視
システムを構成するときに、試験監視光を阻止する光フ
ィルタ12の代わりに、上記第１の実施形態例と同様に構
成した２つの光合分波器22，23を直列に接続した直列体
を設けて構成したが、この直列体を構成する光合分波器
は２つとは限らず、３つ以上の光合分波器を接続して構
成してもよく、直列体の代わりに１つの光合分波器を設
けてもよい。

【００５８】また、このように、試験監視光の戻り光が
局側通信機器11に入射するのを防止するための光合分波
器は、必ずしも上記第１の実施形態例と同様に構成され
た光合分波器22，23とするとは限らず、例えば、上記第
２の実施形態例と同様に構成された光合分波器としても
よく、光合分波器は、図１に示したようなマッハツェン
ダ干渉計構造の光結合部13を有する導波路型光合分波器
であり、かつ、２つの方向性結合器１，２の通信波長の
光と試験監視波長の光に対する結合効率Ｃ_DCのうち、少
なくとも試験監視波長の光に対する結合効率Ｃ_DCがそれ
ぞれ50％以外の互いに等しい大きさに形成されていれば
よい。

【００５９】さらに、図６に示したように、局18側に光
フィルタを設けずに光線路試験監視システムを構成する
ときに、通信光のモニタの必要がないときには、光合分
波器21を、例えば上記第１の実施形態例の光合分波器の
ように、２つの方向性結合器１，２の試験監視波長の光
に対する結合効率Ｃ_DCのみがそれぞれ50％以外の互いに
等しい大きさに形成されている導波路型光合分波器とし
てもよい。

【００６０】さらに、上記実施形態例では、光線路試験
監視システムにおける通信光の波長を1.31μｍ帯とし、
試験監視光の波長を1.55μｍ帯としたが、通信光や試験
監視光の波長は特に限定されるものではなく、適宜設定
されるものである。

【００６１】さらに、本発明の導波路型光合分波器を形
成する第１、第２の光導波路３，４やクラッド６の形成
材料や寸法等は上記第１、第２の実施形態例の光合分波
器と同様のものとするとは限らず、マッハツェンダ干渉
計構造の光結合部を形成する２つの方向性結合器の、少
なくとも試験監視波長の光に対する結合効率が50％以外
の互いに等しい大きさに形成されていればよい。

【００６２】

【発明の効果】本発明の導波路型光合分波器によれば、
マッハツェンダ干渉計構造の光結合部を形成する２つの
方向性結合器の試験監視波長の光に対する結合効率を、
それぞれ５０％以外の互いに等しい大きさに形成するこ
とにより、広い波長帯域にわたり、試験監視光の戻り光
の強度を減衰させることが可能となり、この導波路型光
合分波器を用いた光線路監視システムにおいて、試験監
視光の通信光光源への入射を阻止するために必要な光フ
ィルタ等に要求される阻止特性を緩和することが可能と
なる。そのため、光線路監視システムを構築するとき
に、その歩留まりを高くすることが可能となり、コスト
の安い光線路監視システムの構築を図ることができる。

【００６３】また、本発明の導波路型光合分波器によれ
ば、２つの方向性結合器の通信波長の光に対する結合効
率がそれぞれ５０％以外の互いに等しい大きさに形成さ
れているので、この光合分波器を光線路監視システム等
に適用させたときに、第１の光導波路の入射側端部から
入射した通信光の全てを第２の光導波路の出射側端部か
ら出射させずに、前記通信光の一部を第１の光導波路の
出射側端部から出射させることが可能となる。そのた
め、この出射側端部に通信光モニタ用の光監視機器等を
接続することにより、通信光の監視も同時に行えるよう
にすることができる。

【００６４】さらに、本発明の光線路監視システムによ
れば、本発明の導波路型光合分波器の通信光入射部側
に、２つの方向性結合器の通信光と試験監視光に対する
結合効率のうち、少なくとも試験監視波長の光に対する
結合効率がそれぞれ50％以外の互いに等しい大きさに形
成されている導波路型光合分波器を１つ以上直列に接続
することにより、この接続した導波路型光合分波器によ
り、光源側に入射する試験監視光の強度を減衰させて、
試験監視光が光源に入射することを抑制することが可能
となる。そのため、従来の光線路監視システムにおいて
光源と光合分波器との間に介設していたフィルタを省略
することが可能となり、作製が大変なフィルタを省略す
ることにより、歩留まりが高く、コストの安い光線路監
視システムを構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】マッハツェンダ干渉計構造の光結合部を有する
導波路型光合分波器の要部構成図である。

【図２】光合分波器を用いた光線路監視システムの一例
を示す構成図である。

【図３】本発明に係る導波路型光合分波器の第１の実施
形態例の試験監視波長に対する損失特性を従来の導波路
型光合分波器の特性と共に示すグラフである。

【図４】上記第１の実施形態例の導波路型光合分波器の
通信波長に対する損失特性を示すグラフである。

【図５】本発明に係る導波路型光合分波器の第２の実施
形態例の通信波長に対する損失特性を示すグラフであ
る。

【図６】本発明に係る導波路型光合分波器を用いた光線
路監視システムの一例を示す要部構成図である。

【符号の説明】

１，２ 方向性結合器 ３ 第１の光導波路 ４ 第２の光導波路 ７ 移相部 11 局側通信機器 13 光結合部

フロントページの続き (72)発明者 小沢 章一 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古河電気工業株式会社内 (72)発明者 柳川 久治 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古河電気工業株式会社内 (72)発明者 富田 信夫 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−232631（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−5811（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−213829（ＪＰ，Ａ) 1994年電子情報通信学会秋季大会, 1994年，Ｃ−260，ｐ．261 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/12 - 6/138

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、第１の光導波路と第２の光導
   波路とが間隔を介して並列に配列形成されており、これ
   らの第１と第２の光導波路の途中には該第１の光導波路
   と第２の光導波路を近接させて形成した光結合特性の等
   しい２つの方向性結合器が直列に配設されてこれら２つ
   の方向性結合器の間に第１の光導波路と第２の光導波路
   の長さを相対的に違えた移相部が介設されているマッハ
   ツェンダ干渉計構造の光結合部が設けられており、前記
   第１の光導波路の入射側端部は光源からの通信光入射部
   と成し、前記第２の光導波路の入射側端部は前記通信光
   と異なる波長の試験監視光の入射部と成し、該第２の光
   導波路の出射側端は前記通信光の伝送用光線路の接続部
   と成している導波路型光合分波器であって、該導波路型
   光合分波器の結合効率は通信光と試験監視光とで異なる
   値であり、前記２つの方向性結合器の前記試験監視波長
   の光に対する結合効率はそれぞれ５０％以外の互いに等
   しい大きさに形成されており、かつ、２つの方向性結合
   器の通信波長の光に対する結合効率がそれぞれ５０％以
   外の互いに等しい大きさに形成されていることを特徴と
   する導波路型光合分波器。
2. 【請求項２】 基板上に、第１の光導波路と第２の光導
   波路とが間隔を介して並列に配列形成されており、これ
   らの第１と第２の光導波路の途中には該第１の光導波路
   と第２の光導波路を近接させて形成した光結合特性の等
   しい２つの方向性結合器が直列に配設されてこれら２つ
   の方向性結合器の間に第１の光導波路と第２の光導波路
   の長さを相対的に違えた移相部が介設されているマッハ
   ツェンダ干渉計構造の光結合部が設けられており、前記
   ２つの方向性結合器の通信波長の光と試験監視波長の光
   に対する結合効率のうち少なくとも試験監視波長の光に
   対する結合効率がそれぞれ５０％以外の互いに等しい大
   きさに形成されている導波路型光合分波器を１つ以上請
   求項１記載の導波路型光合分波器の通信光入射部側に直
   列に接続し、この接続した導波路型光合分波器を介して
   光源からの通信光を前記通信光入射部に入射する構成と
   したことを特徴とする導波路型光合分波器を用いた光線
   路監視システム。