JP2000147286A - 光導波路及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子ビーム露光装置やエックス線露光装置な
どの大がかりなグレーティング形成装置と複雑な操作を
要することなく、優れた波長選択性を有すると共に、強
い光電場を発現できるグレーティング層１０，１０を備
えた光共振器を実現し、モノリシック光集積回路のコス
トダウンを図る。 【解決手段】 ファイバーコア１８内に所定距離離間さ
れた状態で形成された一対のグレーティング層１０，１
０を有し、グレーティング層１０，１０の各々が紫外線
硬化樹脂と液晶との混合物または紫外線硬化性液晶また
は紫外線硬化性を有する液晶から成る光導波路２０を有
する光学装置及び製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光道波路及びその
製造方法に関し、特に、光導波路内に光共振器構造が形
成された光学装置またはファイバーコア内に光共振器構
造が形成されたオプティカルファイバーおよびその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の光学装置において光共振器
構造を形成する場合、例えば、半導体レーザーモジュー
ル、受光ダイオードモジュール、光変調モジュール等の
光学デバイスをオプティカルファイバーと光コネクタと
で光接続して構成する光学装置（ファイバー光学回路）
においては、光共振器等の光学デバイスを光学装置を設
ける場合、オプティカルファイバーと光コネクタとを用
いて光共振器等の光学デバイスが他の光学デバイスに光
接続されていた。

【０００３】同様に、半導体レーザーモジュール、受光
ダイオードモジュール、光変調モジュール等の光学デバ
イスとこれらを光接続する光導波路とを同一の半導体基
板上に半導体プロセスを用いて形成する光学装置（ハイ
ブリッド光集積回路）においては、光共振器等の光学デ
バイスをハイブリッド光集積回路を設ける場合、光接続
する光導波路と共に光共振器等の光学デバイスを同一の
半導体基板上にハイブリッドな半導体プロセスを用いて
形成していた。

【０００４】しかしながら、近年のデバイスの高集積化
や高機能化の要求を受けてこの様なファイバー光学回路
やハイブリッド光集積回路に代えて、モノリシック光集
積回路の開発が進められている。

【０００５】モノリシック光集積回路では、半導体レー
ザーモジュール、受光ダイオードモジュール、光変調モ
ジュール等の光学デバイスとこれらを光接続する光導波
路とが同一の半導体基板上に半導体プロセスを用いて材
料的に一体化して集積化されていた。

【０００６】このようなモノリシック光集積回路に非線
形光学素子を作り込むことを考えた場合、非線形光学素
子を構成する非線形材料が非線形光学効果を発現するに
十分な光電場を発生するためにグレーティングやミラー
等を用いて光の共振を発生させる光共振器を形成してい
た。特に、グレーティングを共振ミラーとして用いるこ
とで、優れた波長選択性を有する強い光電場を得ること
ができる。

【０００７】すなわち、このような光共振器の発生する
光電場の中に非線形材料をおくことで、非線形光学素子
における非線形光学効果を実現していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の光共振器において優れた波長選択性を有する
強い光電場を得る場合に用いられるグレーティングは、
電子ビーム露光装置やエックス線露光装置などの大がか
りなグレーティング形成装置と複雑な操作を要し、その
結果、モノリシック光集積回路（光学装置）のコストア
ップをもたらしてしまうという問題点があった。

【０００９】本発明は、このような従来の問題点を解決
することを課題としており、電子ビーム露光装置やエッ
クス線露光装置などの大がかりなグレーティング形成装
置と複雑な操作を要することなく、優れた波長選択性を
有すると共に、強い光電場を発現できるグレーティング
層を備えた光共振器を実現し、モノリシック光集積回路
のコストダウンを図ることを課題としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ファイバーコア１８の周辺にファイバークラッド１
５が形成され、当該ファイバーコア１８と当該ファイバ
ークラッド１５との界面で少なくとも１種類以上の波長
の導波光を多重反射させて伝播させる多重導波モード型
の光導波路２０であって、当該ファイバーコア１８内に
所定距離離間された状態で形成された一対のグレーティ
ング層１０，１０を有した構造になっている。

【００１１】請求項１に記載の発明によれば、波長選択
性に応じて所定距離離間された状態で形成された一対の
グレーティング層１０，１０を有したデバイス構造を実
現でき、その結果、優れた波長選択性を有すると共に、
強い光電場を発現できるデバイス構造を有する多重導波
モード型の光導波路２０がモノリシックに実現できるよ
うになる。

【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の光導波路２０の製造方法において、前記ファイバーコ
ア１８内に前記非線形光学部４０を形成する工程と、前
記ファイバーコア１８内に前記紫外線硬化樹脂と液晶と
の混合物または紫外線硬化性液晶を形成する工程と、前
記紫外線硬化樹脂と液晶との混合物または紫外線硬化性
液晶を含むファイバーコア１８の周辺に前記ファイバー
クラッド１５を形成する工程と、前記液晶の分子配向を
制御する配向電圧を印加するためにファイバークラッド
１５周辺に少なくとも一方が紫外線２２に対して透光性
を有する一対の電極を形成する工程と、前記透光性を有
する電極側に所定距離離して紫外線光源２４を配置する
工程と、前記透光性を有する電極と前記紫外線光源２４
との間に、前記紫外線硬化樹脂と液晶との混合物または
紫外線硬化性液晶を当該紫外線光源２４から所定パター
ンでマスキングする遮光板３０，３１を前記ファイバー
クラッド１５から所定距離離して配置する工程と、前記
一対の電極間に所定電圧を印加して前記液晶の分子の向
きを規定する配向処理を行う際に前記グレーティング層
１０，１０の回折構造に対応させて当該配向電圧の印加
方向を切り換える工程と、前記紫外線光源２４が生成す
る紫外線２２を前記遮光板３０，３１を介して前記ファ
イバークラッド１５側から前記紫外線硬化樹脂と液晶と
の混合物に照射して当該紫外線硬化樹脂と液晶との混合
物における配向状態を光硬化する際に前記配向処理にお
ける前記配向電圧印加方向切り替えに同期して前記導波
方向に移動して前記マスキング処理を実行する工程とを
有している。

【００１３】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の効果に加えて、電子ビーム露光装置やエックス
線露光装置などの大がかりなグレーティング形成装置と
複雑な操作を要することなく、ファイバーや平面光波回
路に好適な光導波路２０の内部にグレーティング層１
０，１０を簡便なプロセスで構造的に作り込み、ファイ
バーコア１８や光導波路２０の光軸とのμｍオーダーで
の微妙なアライメントの作業や位置合わせ用の高精度な
光学治具を不要とし、光学素子の作成費用のコストダウ
ンを図ることができるプロセスを実現できるようにな
る。また、グレーティング層１０，１０をＯＥＩＣや平
面光波回路等のモノリシック光集積回路と同一基板１
１，１２上にモノリシックに作成して集積度の向上を図
ることができるプロセスを実現できるようになる。更
に、グレーティング層１０，１０をモノリシック光集積
回路上に一体化して作製し、外部から加わる機械的な衝
撃に対する耐性の向上を図り、素子自体の熱膨張や振動
に起因してグレーティング層１０，１０が導波路光軸か
らずれてしまう現象の発生を回避してグレーティング層
１０，１０の波長選択機能の安定性の向上や耐久性の向
上を図ることができるＯＥＩＣや平面光波回路等のモノ
リシック光集積回路をプロセスを実現できるようにな
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明の実
施形態を説明する。

【００１５】図１（ｃ）は、図１（ａ）で作成したグレ
ーティング層１０，１０及びこれを用いた光導波路の素
子斜視図である。

【００１６】初めに、本発明の光導波路の一実施形態を
説明する。

【００１７】図１（ｂ），（ｃ）に示す光導波路２０
は、ファイバーコア１８の周辺に導波路としてのファイ
バークラッド１５が形成され、ファイバーコア１８とフ
ァイバークラッド１５との界面で複数の波長の導波光を
多重反射させて伝播させる多重導波モード型の光導波路
２０であって、特に、ファイバーコア１８内に所定距離
離間された状態で形成された一対のグレーティング層１
０，１０と、一対のグレーティング層１０，１０間のフ
ァイバーコア１８内にＰＯＦコア１８と別の光学材料を
用いて形成された非線形光学材料４２から成る非線形光
学部４０とを有したデバイス構造になっている点に特徴
を有している。

【００１８】本実施形態では、ファイバーとしてプラス
チック光ファイバー（ＰＯＦ）を用いているが、これに
限定されるものではなく、石英光ファイバーコアにも適
用可能である。以下の説明では、ファイバーコア１８を
ＰＯＦコア１８で代表することにする。同様の主旨で、
ファイバークラッド１５をＰＯＦクラッド１５で代表す
ることにする。本実施形態では、所望の導波光として、
ＰＭＭＡポリマをファイバーコアとするようなＰＯＦで
用いることができる４００〜１０００ｎｍの光を用いる
ことが望ましい。

【００１９】なお、図１（ｂ），（ｃ）に示す非線形光
学部４０は、一対のグレーティング層１０，１０間のフ
ァイバーコア１８内にＰＯＦコア１８と同一または同類
の光学材料を用いて形成されてもよい。

【００２０】また多重導波モード型の光導波路２０は、
ＰＯＦコア１８内に導波光の共振長Ｌに応じた所定距離
だけ離間された状態で光共振器構造を形成する一対のグ
レーティング層１０，１０と、一対のグレーティング層
１０，１０間のＰＯＦコア１８内にＰＯＦコア１８と別
の光学材料を用いて形成された非線形光学材料４２から
成る非線形光学部４０とを有したデバイス構造となって
いる。この場合、波長選択性を決める共振長Ｌに応じた
所定距離だけ離間された状態で形成された一対のグレー
ティング層１０，１０間のＰＯＦコア１８内の一部分を
非線形光学部４０として用いたデバイス構造を実現でき
る。

【００２１】なお、図１（ｂ），（ｃ）に示す光導波路
２０は、ファイバーコア１８の周辺に導波路としてのフ
ァイバークラッド１５が形成され、ファイバーコア１８
とファイバークラッド１５との界面で複数の波長の導波
光を多重反射させて伝播させる多重導波モード型の光導
波路に代えて、ＰＯＦコア１８とＰＯＦクラッド１５と
の界面で単一の波長の導波光を反射させて伝播させる単
一導波モード型の光導波路としてもよい。

【００２２】このような光導波路２０を用いるモノリシ
ック光集積回路では、半導体レーザーモジュール、受光
ダイオードモジュール、光変調モジュール等の光学デバ
イスとこれらを光接続する光導波路２０とが同一の半導
体基板１２上に半導体プロセスを用いて材料的に一体化
して集積化されることになる。

【００２３】一方のガラス基板１１は、使用時には、可
視光と赤外光に対して透明性を有し、偏光素子製造時に
は、紫外光に対して透明性を有している。

【００２４】このようなモノリシック光集積回路に非線
形光学素子を作り込むことを考えた場合、非線形光学素
子を構成する非線形材料が非線形光学効果を発現するに
十分な光電場を発生するためにグレーティングやミラー
等を用いて光の共振を発生させる光共振器を形成するこ
とになる。特に、グレーティングを共振ミラーとして用
いることで、優れた波長選択性を有する強い光電場を得
ることができる。

【００２５】すなわち、このような光共振器の発生する
光電場の中に非線形材料をおくことで、非線形光学素子
における非線形光学効果を実現できる。

【００２６】次に、本発明のグレーティング層の一実施
形態を説明する。

【００２７】図１（ｂ）は、グレーティング層１０，１
０が形成された光導波路の構造を説明するための素子断
面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）で作成したグレ
ーティング層１０，１０及びこれを用いた光導波路の素
子斜視図である。

【００２８】図１（ａ），（ｂ）に示す平面光波回路形
態のグレーティング層１０，１０は、所望の導波光を多
重回折光として選択的に導波すると同時に、多重回折光
以外の導波光を非回折光として反射するための等間隔で
変化する回折格子周期を実現するために屈折率を等間隔
で変化させた回折構造を有する複屈折性材料から構成さ
れている。本実施形態では、光ファイバーとしてＰＯＦ
（ＰＯＦ）を用いているが、これに限定されるものでは
なく、石英光ファイバーにも適用可能である。以下の説
明では、光ファイバーをＰＯＦで代表することにする。
本実施形態では、所望の導波光として、ＰＭＭＡポリマ
をファイバーコアとするようなＰＯＦで用いることがで
きる４００〜１０００ｎｍの光を用いることが望まし
い。

【００２９】本実施形態では、複屈折性材料として、紫
外線硬化樹脂と液晶との混合物または紫外線硬化性液晶
を用いることが望ましい。以下の説明では、複屈折性材
料を紫外線硬化樹脂と液晶との混合物（あるいは紫外線
硬化性液晶）で代表することにする。

【００３０】これにより、紫外線硬化樹脂と液晶との混
合物または紫外線硬化性液晶から構成されているグレー
ティング層をＰＯＦや平面光波回路に好適な光導波路２
０の内部に構造的に作り込んでいるので、ハイブリッド
集積回路に比べて結合損失の発生を回避でき、紫外線２
２を照射して外部から紫外線硬化樹脂と液晶との混合物
または紫外線硬化性液晶を光硬化させる回折格子周期の
パターニング用の光硬化手段として紫外光を用いること
ができるようになる。その結果、エックス線リソグラフ
ィ法を用いた場合のように装置構成が大がかりとなるこ
とを回避でき、その結果、グレーティング層１０，１０
のコストアップを回避できるようになるといった効果を
奏する。

【００３１】換言すれば、グレーティング層１０，１０
は、４００〜１０００ｎｍの導波光を多重回折光として
選択的に導波するための等間隔で変化する回折格子周期
を実現するために屈折率を等間隔で変化させた回折構造
を有する紫外線硬化樹脂と液晶との混合物（あるいは紫
外線硬化性液晶）から構成されていることになる。

【００３２】本実施形態では、紫外線硬化樹脂と液晶と
の混合物（あるいは紫外線硬化性液晶）は、導波方向に
垂直面内で屈折率を一定にした回折構造を有している。

【００３３】これにより、導波方向に垂直面内で屈折率
を一定にした回折構造を有する紫外線硬化樹脂と液晶と
の混合物（あるいは紫外線硬化性液晶）から構成されて
いる一次回折型または多重回折型のグレーティング層を
ＰＯＦや平面光波回路に好適な光導波路２０の内部に構
造的に作り込んでいるので、ハイブリッド集積回路に比
べて結合損失の発生を回避でき、ＰＯＦコア１８や光導
波路２０の光軸とのμｍオーダーでの微妙なアライメン
トの作業や位置合わせ用の高精度な光学治具を導波方向
に垂直面内で不要とすることができるようになり、光学
素子のコストダウンを図ることができるようになる。ま
た、一次回折型または多重回折型のグレーティング層１
０，１０をＯＥＩＣや平面光波回路等のモノリシック光
集積回路と同一基板上にモノリシックに作成して集積度
の向上を図ることができるようになる。更に、導波方向
に垂直面内で同一の回折特性を有する一次回折型または
多重回折型のグレーティング層１０，１０をモノリシッ
ク光集積回路上に一体化して作製しているので、外部か
ら加わる機械的な衝撃に対する導波方向に垂直面内での
耐性の向上を図ることができるようになり、素子自体の
熱膨張や振動に起因してグレーティング層が導波路光軸
からずれてしまう現象の影響を回避して一次回折型また
は多重回折型のグレーティング層の波長選択機能の導波
方向に垂直面内での安定性の向上や耐久性の向上を図る
ことができるＯＥＩＣや平面光波回路等のモノリシック
光集積回路を実現できるようになる。

【００３４】また図１（ａ），（ｂ）に示す平面光波回
路形態のグレーティング層１０，１０は、４００〜１０
００ｎｍの導波光を一次回折光として選択的に導波する
と同時に、一次回折光以外の導波光を非回折光としてブ
ラッグ反射するための等間隔で変化する回折格子周期を
実現するために屈折率を等間隔で変化させたブラッグ回
折構造を有する紫外線硬化樹脂と液晶との混合物（ある
いは紫外線硬化性液晶）から構成されていてもよい。

【００３５】また図１（ａ），（ｂ）に示す平面光波回
路形態のグレーティング層１０，１０は、４００〜１０
００ｎｍの導波光を多重回折光として選択的に導波する
と同時に、多重回折光以外の導波光を非回折光として反
射するための部分的に格子周期が変化する回折格子周期
を実現するために導波方向の屈折率を変化させた回折構
造を有する紫外線硬化樹脂と液晶との混合物（あるいは
紫外線硬化性液晶）から構成されていてもよい。

【００３６】また図１（ａ），（ｂ）に示す平面光波回
路形態のグレーティング層１０，１０は、４００〜１０
００ｎｍの導波光を一次回折光として選択的に導波する
と同時に、一次回折光以外の導波光を非回折光としてブ
ラッグ反射するための部分的に格子周期が変化する回折
格子周期を実現するために導波方向の屈折率を変化させ
たブラッグ回折構造を有する紫外線硬化樹脂と液晶との
混合物（あるいは紫外線硬化性液晶）から構成されてい
てもよい。

【００３７】また、グレーティング層１０，１０は、４
００〜１０００ｎｍの導波光を多重回折光として選択的
に導波するための部分的に格子周期が変化する回折格子
周期を実現するために導波方向の屈折率を変化させた回
折構造を有する紫外線硬化樹脂と液晶との混合物（ある
いは紫外線硬化性液晶）から構成されていてもよい。

【００３８】この場合、部分的に格子周期が変化する回
折格子周期を実現するために導波方向の屈折率を変化さ
せた回折構造を有する紫外線硬化樹脂と液晶との混合物
（あるいは紫外線硬化性液晶）から構成されている多波
長弁別特性や２次以上の回折特性に優れた多重回折型グ
レーティング層をＰＯＦや平面光波回路に好適な光導波
路２０の内部に構造的に作り込んでいるので、ハイブリ
ッド集積回路に比べて結合損失の発生を回避でき、ＰＯ
Ｆコア１８や光導波路２０の光軸とのμｍオーダーでの
微妙なアライメントの作業や位置合わせ用の高精度な光
学治具を不要とすることができるようになり、光学素子
のコストダウンを図ることができるようになる。また、
光多重伝送に好適な多重回折型グレーティング層１０，
１０をＯＥＩＣや平面光波回路等のモノリシック光集積
回路と同一基板上にモノリシックに作成して集積度の向
上を図ることができるようになる。更に、４００〜１０
００ｎｍの導波光を多重回折光として選択的に導波する
光多重伝送に好適な多重回折型グレーティング層１０，
１０をモノリシック光集積回路上に一体化して作製して
いるので、外部から加わる機械的な衝撃に対する耐性の
向上を図ることができるようになり、素子自体の熱膨張
や振動に起因してグレーティング層が導波路光軸からず
れてしまう現象の発生を回避してグレーティング層の波
長選択機能の安定性の向上や耐久性の向上を図ることが
できるＯＥＩＣや平面光波回路等のモノリシック光集積
回路を実現できるようになる。

【００３９】また図１（ａ），（ｂ）に示す平面光波回
路形態のグレーティング層１０，１０は、４００〜１０
００ｎｍの導波光を一次回折光として選択的に導波する
ために部分的に格子周期が変化する回折格子周期を実現
するために導波方向の屈折率を変化させたブラッグ回折
構造を有する紫外線硬化樹脂と液晶との混合物（あるい
は紫外線硬化性液晶）から構成されていてもよい。

【００４０】この場合、部分的に格子周期が変化する回
折格子周期を実現するために導波方向の屈折率を変化さ
せたブラッグ回折構造を有する紫外線硬化樹脂と液晶と
の混合物（あるいは紫外線硬化性液晶）から構成されて
いる一次回折型のグレーティング層をＰＯＦや平面光波
回路に好適な光導波路２０の内部に構造的に作り込んで
いるので、ハイブリッド集積回路に比べて結合損失の発
生を回避でき、ＰＯＦコア１８や光導波路２０の光軸と
のμｍオーダーでの微妙なアライメントの作業や位置合
わせ用の高精度な光学治具を不要とすることができるよ
うになり、光学素子のコストダウンを図ることができる
ようになる。また、一次回折型のグレーティング層１
０，１０をＯＥＩＣや平面光波回路等のモノリシック光
集積回路と同一基板上にモノリシックに作成して集積度
の向上を図ることができるようになる。更に、４００〜
１０００ｎｍの導波光を一次回折光として選択的に導波
する一次回折型のグレーティング層１０，１０をモノリ
シック光集積回路上に一体化して作製しているので、外
部から加わる機械的な衝撃に対する耐性の向上を図るこ
とができるようになり、素子自体の熱膨張や振動に起因
してグレーティング層が導波路光軸からずれてしまう現
象の発生を回避して一次回折型のグレーティング層の波
長選択機能の安定性の向上や耐久性の向上を図ることが
できるＯＥＩＣや平面光波回路等のモノリシック光集積
回路を実現できるようになる。

【００４１】また図１（ａ），（ｂ）に示す平面光波回
路形態のグレーティング層１０，１０は、４００〜１０
００ｎｍの導波光を多重回折光として選択的に導波する
と同時に、多重回折光以外の導波光を非回折光として反
射するための複数の回折格子周期から構成される回折格
子を実現するために導波方向の屈折率に複数の回折格子
周期を持たせた回折構造を有する紫外線硬化樹脂と液晶
との混合物（あるいは紫外線硬化性液晶）から構成され
ている。

【００４２】この場合、複数の回折格子周期から構成さ
れる回折格子を実現するために導波方向の屈折率に複数
の回折格子周期を持たせた回折構造を有する紫外線硬化
樹脂と液晶との混合物（あるいは紫外線硬化性液晶）か
ら構成されている多波長弁別特性や２次以上の回折特性
に優れた多重回折型グレーティング層をＰＯＦや平面光
波回路に好適な光導波路２０の内部に構造的に作り込ん
でいるので、ハイブリッド集積回路に比べて結合損失の
発生を回避でき、ＰＯＦコア１８や光導波路２０の光軸
とのμｍオーダーでの微妙なアライメントの作業や位置
合わせ用の高精度な光学治具を不要とすることができる
ようになり、光学素子のコストダウンを図ることができ
るようになる。また、光多重伝送に好適な多重回折型グ
レーティング層１０，１０をＯＥＩＣや平面光波回路等
のモノリシック光集積回路と同一基板上にモノリシック
に作成して集積度の向上を図ることができるようにな
る。更に、４００〜１０００ｎｍの導波光を多重回折光
として選択的に導波すると同時に、多重回折光以外の導
波光を非回折光として反射する光多重伝送に好適な多重
回折型グレーティング層１０，１０をモノリシック光集
積回路上に一体化して作製しているので、外部から加わ
る機械的な衝撃に対する耐性の向上を図ることができる
ようになり、素子自体の熱膨張や振動に起因してグレー
ティング層が導波路光軸からずれてしまう現象の発生を
回避してグレーティング層の波長選択機能の安定性の向
上や耐久性の向上を図ることができるＯＥＩＣや平面光
波回路等のモノリシック光集積回路を実現できるように
なる。

【００４３】また図１（ａ），（ｂ）に示す平面光波回
路形態のグレーティング層１０，１０は、４００〜１０
００ｎｍの導波光を一次回折光として選択的に導波する
と同時に、一次回折光以外の導波光を非回折光としてブ
ラッグ反射するための複数の回折格子周期から構成され
る回折格子を実現するために導波方向の屈折率に複数の
回折格子周期を持たせた回折構造を有する紫外線硬化樹
脂と液晶との混合物（あるいは紫外線硬化性液晶）から
構成されている。

【００４４】この場合、複数の回折格子周期から構成さ
れる回折格子を実現するために導波方向の屈折率に複数
の回折格子周期を持たせた回折構造を有する紫外線硬化
樹脂と液晶との混合物（あるいは紫外線硬化性液晶）か
ら構成されている一次回折型のグレーティング層をＰＯ
Ｆや平面光波回路に好適な光導波路２０の内部に構造的
に作り込んでいるので、ハイブリッド集積回路に比べて
結合損失の発生を回避でき、ＰＯＦコア１８や光導波路
２０の光軸とのμｍオーダーでの微妙なアライメントの
作業や位置合わせ用の高精度な光学治具を不要とするこ
とができるようになり、光学素子のコストダウンを図る
ことができるようになる。また、一次回折型のグレーテ
ィング層１０，１０をＯＥＩＣや平面光波回路等のモノ
リシック光集積回路と同一基板上にモノリシックに作成
して集積度の向上を図ることができるようになる。更
に、４００〜１０００ｎｍの導波光を一次回折光として
選択的に導波すると同時に、一次回折光以外の導波光を
非回折光としてブラッグ反射する回折効率に優れた一次
回折型のグレーティング層１０，１０をモノリシック光
集積回路上に一体化して作製しているので、外部から加
わる機械的な衝撃に対する耐性の向上を図ることができ
るようになり、素子自体の熱膨張や振動に起因してグレ
ーティング層が導波路光軸からずれてしまう現象の発生
を回避して一次回折型のグレーティング層の波長選択機
能の安定性の向上や耐久性の向上を図ることができるＯ
ＥＩＣや平面光波回路等のモノリシック光集積回路を実
現できるようになる。

【００４５】また、グレーティング層１０，１０は、４
００〜１０００ｎｍの導波光を多重回折光として選択的
に導波するための複数の回折格子周期から構成される回
折格子を実現するために導波方向の屈折率に複数の回折
格子周期を持たせた回折構造を有する紫外線硬化樹脂と
液晶との混合物（あるいは紫外線硬化性液晶）から構成
されている。

【００４６】この場合、複数の回折格子周期から構成さ
れる回折格子を実現するために導波方向の屈折率に複数
の回折格子周期を持たせた回折構造を有する紫外線硬化
樹脂と液晶との混合物（あるいは紫外線硬化性液晶）か
ら構成されている多波長弁別特性や２次以上の回折特性
に優れた多重回折型グレーティング層をＰＯＦや平面光
波回路に好適な光導波路２０の内部に構造的に作り込ん
でいるので、ハイブリッド集積回路に比べて結合損失の
発生を回避でき、ＰＯＦコア１８や光導波路２０の光軸
とのμｍオーダーでの微妙なアライメントの作業や位置
合わせ用の高精度な光学治具を不要とすることができる
ようになり、光学素子のコストダウンを図ることができ
るようになる。また、光多重伝送に好適な多重回折型グ
レーティング層１０，１０をＯＥＩＣや平面光波回路等
のモノリシック光集積回路と同一基板上にモノリシック
に作成して集積度の向上を図ることができるようにな
る。更に、４００〜１０００ｎｍの導波光を多重回折光
として選択的に導波する光多重伝送に好適な多重回折型
グレーティング層１０，１０をモノリシック光集積回路
上に一体化して作製しているので、外部から加わる機械
的な衝撃に対する耐性の向上を図ることができるように
なり、素子自体の熱膨張や振動に起因してグレーティン
グ層が導波路光軸からずれてしまう現象の発生を回避し
てグレーティング層の波長選択機能の安定性の向上や耐
久性の向上を図ることができるＯＥＩＣや平面光波回路
等のモノリシック光集積回路を実現できるようになる。

【００４７】また、グレーティング層１０，１０は、４
００〜１０００ｎｍの導波光を一次回折光として選択的
に導波するための複数の回折格子周期から構成されるブ
ラッグ回折格子を実現するために導波方向の屈折率に複
数の回折格子周期を持たせたブラッグ回折構造を有する
紫外線硬化樹脂と液晶との混合物（あるいは紫外線硬化
性液晶）から構成されている。

【００４８】この場合、導波方向の屈折率に複数の回折
格子周期を持たせたブラッグ回折構造を有する紫外線硬
化樹脂と液晶との混合物（あるいは紫外線硬化性液晶）
から構成されている一次回折型のグレーティング層をＰ
ＯＦや平面光波回路に好適な光導波路２０の内部に構造
的に作り込んでいるので、ハイブリッド集積回路に比べ
て結合損失の発生を回避でき、ＰＯＦコア１８や光導波
路２０の光軸とのμｍオーダーでの微妙なアライメント
の作業や位置合わせ用の高精度な光学治具を不要とする
ことができるようになり、光学素子のコストダウンを図
ることができるようになる。また、一次回折型のグレー
ティング層１０，１０をＯＥＩＣや平面光波回路等のモ
ノリシック光集積回路と同一基板上にモノリシックに作
成して集積度の向上を図ることができるようになる。更
に、４００〜１０００ｎｍの導波光を一次回折光として
選択的に導波すると同時に、一次回折光以外の導波光を
非回折光としてブラッグ反射する回折効率に優れた一次
回折型のグレーティング層１０，１０をモノリシック光
集積回路上に一体化して作製しているので、外部から加
わる機械的な衝撃に対する耐性の向上を図ることができ
るようになり、素子自体の熱膨張や振動に起因してグレ
ーティング層が導波路光軸からずれてしまう現象の発生
を回避して一次回折型のグレーティング層の波長選択機
能の安定性の向上や耐久性の向上を図ることができるＯ
ＥＩＣや平面光波回路等のモノリシック光集積回路を実
現できるようになる。

【００４９】次に、前述の光導波路２０の製造方法の一
実施形態を説明する。

【００５０】図１（ａ）は、本発明にかかるグレーティ
ング層１０，１０及びこれを用いた光導波路及びこれら
の製造方法の一実施形態を説明するための導波光の伝搬
方向に沿った光導波路の中心線での素子断面図である。

【００５１】図１（ａ）に示す製造方法は、ＰＯＦコア
１８内に非線形光学部４０を形成するプロセスと、ＰＯ
Ｆコア１８内に紫外線硬化性を有する液晶を形成するプ
ロセスと、紫外線硬化性を有する液晶を含むＰＯＦコア
１８の周辺にＰＯＦクラッド１５，１６を形成するプロ
セスと、液晶の分子配向Ａ，Ｂを制御する配向電圧を印
加するためにＰＯＦクラッド１５，１６周辺に少なくと
も一方が紫外線２２に対して透光性を有する一対の電極
１３，１４を形成するプロセスと、透光性を有する電極
１３，１４側に所定距離離して紫外線光源２４を配置す
るプロセスと、透光性を有する電極１３，１４と紫外線
光源２４との間に、紫外線硬化性を有する液晶を紫外線
光源２４から所定パターンでマスキングする遮光板３
０，３１が形成するスリット２３をＰＯＦクラッド１
５，１６から所定距離離して配置するプロセスと、一対
の電極１３，１４間に所定電圧を印加して液晶の分子の
向きＡ，Ｂを規定する配向処理を行う際にグレーティン
グ層１０，１０の回折構造に対応させて配向電圧の印加
方向を切り換えるプロセスと、紫外線光源２４が生成す
る紫外線２２を遮光板３０，３１を介してＰＯＦクラッ
ド１５，１６側から紫外線硬化性を有する液晶に照射し
て紫外線硬化性を有する液晶における配向状態を光硬化
する際に配向処理における配向電圧印加方向切り替えに
同期して導波方向に移動してマスキング処理を実行する
プロセスとを有している点に特徴を有している。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、波長選択性に応じて所
定距離離間された状態で形成された一対のグレーティン
グ層を有したデバイス構造を実現でき、その結果、優れ
た波長選択性を有し、強い光電場を発現できるデバイス
構造を有する多重導波モード型または単一導波モード型
の光導波路がモノリシックに実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は、本発明にかかるグレーティング
層及びこれを用いた光導波路及びこれらの製造方法の一
実施形態を説明するための導波光の伝搬方向に沿った光
導波路の中心線での素子断面図であり、図１（ｂ）は、
グレーティング層が形成された光導波路の構造を説明す
るための素子断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）
で作成したグレーティング層及びこれを用いた光導波路
の素子斜視図である。

【符号の説明】

１０…グレーティング層 １１…ガラス基板 １２…半導体基板 １３，１４…透明電極 １５…ファイバークラッド １８…ファイバーコア ２０…光導波路 ２２…紫外線 ２３…スリット ２４…紫外線光源 ３０，３１…遮光板 ４０…非線形光学部 ４２…非線形光学材料

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ファイバーコアの周辺にファイバークラ
   ッドが形成され、当該ファイバーコアと当該ファイバー
   クラッドとの界面で少なくとも１種類以上の波長の導波
   光を多重反射させて伝播させる多重導波モード型の光導
   波路であって、 当該ファイバーコア内に所定距離離間された状態で形成
   された一対のグレーティング層と、 当該一対のグレーティング層間の当該ファイバーコア内
   に形成された非線形光学材料から成る非線形光学部とを
   有することを特徴とする光導波路。
2. 【請求項２】 前記ファイバーコア内に前記非線形光学
   部を形成する工程と、 前記ファイバーコア内に前記紫外線硬化樹脂と液晶との
   混合物または紫外線硬化性液晶を形成する工程と、 前記紫外線硬化樹脂と液晶との混合物または紫外線硬化
   性液晶を含むファイバーコアの周辺に前記ファイバーク
   ラッドを形成する工程と、 前記液晶の分子配向を制御する配向電圧を印加するため
   にファイバークラッド周辺に少なくとも一方が紫外線に
   対して透光性を有する一対の電極を形成する工程と、 前記透光性を有する電極側に所定距離離して紫外線光源
   を配置する工程と、 前記透光性を有する電極と前記紫外線光源との間に、前
   記紫外線硬化樹脂と液晶との混合物または紫外線硬化性
   液晶を当該紫外線光源から所定パターンでマスキングす
   る遮光板を前記ファイバークラッドから所定距離離して
   配置する工程と、 前記一対の電極間に所定電圧を印加して前記液晶の分子
   の向きを規定する配向処理を行う際に前記グレーティン
   グ層の回折構造に対応させて当該配向電圧の印加方向を
   切り換える工程と、 前記紫外線光源が生成する紫外線を前記遮光板を介して
   前記ファイバークラッド側から前記紫外線硬化樹脂と液
   晶との混合物または紫外線硬化性液晶に照射して当該紫
   外線硬化樹脂と液晶との混合物または紫外線硬化性液晶
   における配向状態を光硬化する際に前記配向処理におけ
   る前記配向電圧印加方向切り替えに同期して前記導波方
   向に移動して前記マスキング処理を実行する工程とを有
   することを特徴とする請求項１に記載の光導波路の製造
   方法。