光カプラは構造によって、空間 (バルク) 型、導波路型、ファイバー型 (光ファイバーカプラ) の 3 つに分けることができる。これら 3 種類の光カプラを下図にまとめた。

図:各種光カプラ。(a) 空間型、(b) 導波路型、(c) ファイバー型

図:各種光カプラ。(a) 空間型、(b) 導波路型、(c) ファイバー型

 

空間型

空間 (バルク) 型光カプラは、ハーフミラーやビームスプリッタ (ハーフプリズム)、フィルタ等の微小な光学素子を用いて作製される。分岐比は、反射面である誘電体多層反射膜の反射率等によって変えることができる。そのため広帯域で動作する広帯域カプラを作製しやすい。しかし、ファイバー型に比べて挿入損失が大きく、作製コストが高い。

 

ファイバー型

ファイバー型光カプラは、多数本の光ファイバーを溶融延伸して作製される光カプラで、光ファイバーカプラと呼ばれる。例えば 2 本の光ファイバーのコアを近接させるとモード結合が起こり、光パワーが一方から他方へ分岐される。つまり結合長を制御することで、特定の波長における任意の分岐比のカプラを作製することができる50) 。そのため、広帯域カプラや波長間隔の狭い WDM カプラを作製することは難しい。しかしバルク型に比べて挿入損失が小さく、作製コストが低い。光ファイバー通信だけでなく光源や光ファイバーのモニタ、ファイバーレーザーの励起、光ファイバー増幅器、波長多重システムなどに用いられている。特に分岐比が 1:1 のものを光パワーが半分 (-3dB) になることから 3dB カプラと呼ぶ。

 

導波路型

導波路型光カプラは、石英基板等に光回路を形成することで作製される。大規模な多対多のカプラが、フォトリソグラフィ技術等によって一括製造できるため、量産化、低価格化に適している。