JP2000241637A - 光波長合分波器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光波長合分波器の最終製品の歩留まりを向上
させる。 【解決手段】 入射導波路２と、第一スラブ導波路３
と、アレイ導波路４と、第二スラブ導波路５と、出射導
波路６とを順次連結してなる連結導波路回路を基板上に
形成した光波長合分波器の製造方法であって、前記連結
導波路回路を、入射端２ａから出射端６ａとの間で少な
くとも２つに区分してそれぞれ区分導波路回路となし、
それぞれの区分導波路回路を別の基板１ａ、１ｂ、１ｃ
上に形成してそれぞれ区分導波路部品、例えばアレイ部
１０、スラブ部１１、入出射端部１２となし、それら区
分導波路部品を接合することによって光波長合分波器を
組み立てる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入射導波路と、第
一スラブ導波路と、アレイ導波路と、第二スラブ導波路
と、出射導波路とを順次連結してなる連結導波路回路を
基板上に形成した光波長合分波器の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】波長分割伝送システムにおいて、波長間
隔の小さい光を分波したり、合波したりすることが出来
る光波長合分波器として回折格子の機能を用いて構成す
る方法が、特開平２−２４４１０５号公報、特開平９−
７３０１８号公報等により知られている。これを、本発
明の用語に合わせて説明する。

【０００３】図７はその従来技術に基づく光波長合分波
器の一例を示す平面図であり、図７において、２１は基
板、２２は入射導波路、２２ａは入射端、２３は第一ス
ラブ導波路、２４はアレイ導波路、２４ａはチャネル導
波路、２５は第二スラブ導波路、２６は出射導波路、２
６ａは出射端、２６ｂはチャネル導波路である。また、
図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、それぞれ図７におけ
るＡ方向、Ｂ方向、Ｃ方向、Ｄ方向の各断面を示す断面
図であって、２７はバッファー層、２８はコア、２９は
クラッド層である。

【０００４】この光波長合分波器は、１本のチャネル導
波路からなる入射導波路２２と、第一スラブ導波路２３
と、複数本のチャネル導波路２４ａからなるアレイ導波
路２４と、第二スラブ導波路２５と、複数本のチャネル
導波路２６ｂからなる出射導波路２６とを順次連結して
なる連結導波路回路を基板２１上に形成したものであ
る。

【０００５】そしてこの光波長合分波器では、入射導波
路２２の入射端２２ａから入った種々の波長を有する光
は、第一スラブ導波路２３にて回折効果によって広げら
れアレイ導波路２４のそれぞれのチャネル導波路２４ａ
に入る。アレイ導波路２４は複数本のチャネル導波路２
４ａからなり、それぞれのチャネル導波路２４ａはわず
かずつ光路長が異なっている。

【０００６】そのため、このアレイ導波路２４を通過す
ることによってアレイ導波路２４の各チャネル導波路２
４ａの光には位相のずれが生じる。この位相のずれは波
長分散をもつため、それぞれ次の第二スラブ導波路２５
に入って波長毎に異なる位置に集光されるので、出射導
波路２６に到達した時には、出射導波路２６の各チャネ
ル導波路２６ｂの位置によって波長の異なる光となり、
出射導波路２６の各チャネル導波路２６ｂ毎に異なる波
長の光が出射される。

【０００７】なお、図７では、入射導波路２１を構成す
るチャネル導波路は１本の例を図示しているが、入射導
波路を構成するチャネル導波路は複数本の場合もある。
また、入射導波路、出射導波路のチャネル導波路の本数
よりもアレイ導波路のチャネル導波路の本数の方が多い
ので、各チャネル導波路を構成するコアの間隔は、入射
導波路、出射導波路に比べてアレイ導波路の方が一般に
狭くなっている。

【０００８】また、この光波長合分波器は次のようにし
て作られる。図８に示すように、基板２１上にバッファ
ー層２７を形成し、その上にバッファー層よりも屈折率
の高い材料からなるコアとなる層を形成し、連結導波路
回路のパターンをコアとなる層に焼き付け、イオンエッ
チング等でコア２８以外の部分を除去し、それらコア２
８及び露出したバッファー層２７を覆うようにバッファ
ー層とほぼ同じ屈折率を有する材料からなるクラッド層
２９を形成して作成する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した光波長合
分波器では、第一スラブ導波路又は第二スラブ導波路に
結合されるアレイ導波路、出射導波路のチャネル導波路
の本数が多く、そのためチャネル導波路を構成するコア
の間隔は第一スラブ導波路及び第二スラブ導波路との連
結部近傍では１０μｍ以下と非常に狭いものとなる。ア
レイ導波路の第一スラブ導波路及び第二スラブ導波路と
の連結部近傍、又は出射導波路と第二スラブ導波路との
連結部近傍では、細いコアが密集して配列されているの
で、コアが変形したり、コアとコアとの隙間にクラッド
層を完全に満たすことが出来ず、空隙が残ったりするこ
とがある。

【００１０】また、アレイ導波路は、それを構成する各
チャネル導波路の光路長を、設計に従ってわずかずつ正
確に異ならせる必要があるが、コア幅の変動、コア、ク
ラッド層、バッファー層の屈折率の変動によって、アレ
イ導波路の各チャネル導波路において光路長の設計から
のずれが発生し、これが出射導波路における中心波長の
ずれになって現れ、光波長合分波器の製造歩留まりを悪
くしている。

【００１１】本発明は、光波長合分波器の連結導波路回
路の場所によって最適な製造条件が異なることに着目し
て、製品全体の歩留まりを向上させる目的でなされたも
のである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の光波長合分波器
の製造方法は、１本又は複数本のチャネル導波路からな
る入射導波路と、第一スラブ導波路と、複数本のチャネ
ル導波路からなるアレイ導波路と、第二スラブ導波路
と、１本又は複数本のチャネル導波路からなる出射導波
路とを順次連結してなる連結導波路回路を基板上に形成
した光波長合分波器の製造方法であって、前記連結導波
路回路を、入射導波路の入射端と出射導波路の出射端と
の間におけるチャネル導波路の部分において少なくとも
２つに区分して２個以上の区分導波路回路とし、それぞ
れの区分導波路回路を別の基板上に形成してそれぞれ区
分導波路部品となし、それら区分導波路部品の区分導波
路回路が連結されるように該区分導波路部品を接合する
ことによって光波長合分波器を組み立てるものである。

【００１３】このように入射導波路の入射端付近、出射
導波路の出射端付近、スラブ導波路付近、アレイ導波路
の中心付近、の少なくとも２つ以上の区分に分けて、そ
れぞれ別の基板上に区分導波路回路を形成して別々の区
分導波路部品となすことにより、それぞれを最適な製造
条件に合わせて製造することが可能になる。例えば、区
分導波路部品毎にクラッド層の材料を変えることが可能
になり、コア間隔の狭い部分を有する区分導波路部品で
は比較的柔らかい材質のクラッド層材料を使用すること
も可能になり、クラッド層の空隙を少なくすることが出
来るので製造歩留まりを向上させることが可能になる。

【００１４】また、まず２つ以上の区分導波路部品に分
けて製造するので、比較的製造歩留まりの悪い部分の区
分導波路部品、例えばアレイ導波路を含む区分導波路部
品を各区分導波路部品の段階で良否選別することが可能
になり、各区分導波路部品を接合して光波長合分波器と
した時の製造歩留まりを向上させることが出来、経済的
な製造が可能になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の光波長合分波器
の実施形態を示す平面図であって、１ａ、１ｂ、１ｃは
基板、２は入射導波路、２ａは入射端、２ｂはチャネル
導波路、３は第一スラブ導波路、４はアレイ導波路、４
ａはチャネル導波路、５は第二スラブ導波路、６は出射
導波路、６ａは出射端、６ｂはチャネル導波路、７、８
は接合面、９は調芯用導波路、１０はアレイ部、１１は
スラブ部、１２は入出射端部である。

【００１６】なお、図１は、基板上に形成された入射導
波路２と第一スラブ導波路３とアレイ導波路４と第二ス
ラブ導波路５と出射導波路６とを順次連結した連結導波
路回路を透視して、クラッド層、バッファー層は省略し
てコアを連結導波路回路の代表部材として図示したもの
である。また、以下に示す図２、図３、図４、図５の平
面図の場合も同じである。

【００１７】この光波長合分波器の製造に当たっては、
連結導波路回路を接合面７、８を境に３つに区分する。
即ち、主としてアレイ導波路の部分、主として第一スラ
ブ導波路及び第二スラブ導波路の部分、主として入射導
波路及び出射導波路の部分に区分して各区分導波路回路
となし、それぞれの区分導波路回路を別の基板１ａ、１
ｂ、１ｃ上に形成し、アレイ部１０、スラブ部１１、入
出射端部１２の各区分導波路部品を作成する。そして３
つの区分導波路部品を接合面７又は８を対向させて区分
導波路回路がそれぞれ対向して連結するように位置合わ
せを行い、接着剤、融着接続等によって接合し固定す
る。

【００１８】また、区分導波路回路を形成するチャネル
導波路のコアの間隔の広狭に応じて、クラッド層の材料
の選択等最適な製造条件が異なるので、接合面７、８の
位置は、第一スラブ導波路及び第二スラブ導波路の連結
部近傍のチャネル導波路のコア間隔が比較的狭い部分と
連結部から離れたコア間隔が比較的広い部分との間に、
前記製造条件の選定の容易さを考慮して適宜設定する。

【００１９】図２、図３、図４は、それぞれアレイ部、
スラブ部、入出射端部の各区分導波路部品を形成してい
るところを示す平面図であって、図１と同じ符号は同じ
ものを示す。図２、図３、図４に示すように、大きな基
板１ａ、１ｂ、１ｃに、それぞれアレイ部１０、スラブ
部１１、入出射端部１２に相当する区分導波路回路と同
じものを複数個並べて同時に製造し、そこからチップを
切出すことによって、複数個の同じ型の区分導波路部品
を１枚の基板から製造する。

【００２０】この各区分導波路部品の製造に当たって
は、一般の導波路回路製造技術を適用することが出来
る。まず、基板上にバッファー層、コアとなる層を火炎
加水分解による堆積法を使って形成し、フォトリソグラ
フィー、イオンエッチングによってコアとなる層のコア
以外の部分を除去し、その上に再度火炎加水分解による
堆積法を使ってクラッド層を形成することによって、図
２、図３、図４に示す区分導波路部品を配列したものを
製造することが出来る。なお、コアとなる層は、バッフ
ァー層、クラッド層よりも屈折率を高くするため、屈折
率を高める添加物、例えば酸化ゲルマニウム等の添加を
行なって製造する。また、基板の屈折率をクラッド層の
屈折率と同じにして、バッファー層を省略して基板上に
コアとなる層を直接形成することもある。

【００２１】また、図３のスラブ部の区分導波路部品の
場合、アレイ導波路４、入射導波路２、出射導波路６の
各チャネル導波路４ａ、２ｂ、６ｂが第一スラブ導波路
３又は第二スラブ導波路５と連結する部分では、各チャ
ネル導波路のコア間隔がかなり狭くなっているので、こ
の間のクラッド層に空隙が発生しないようにするため、
他の区分導波路部品とは異なるクラッド層の材料を使用
することが好ましい。スラブ部のクラッド層の材料とし
ては、屈折率を変えずに石英に添加するボロン酸化物と
リン酸化物の添加量を多くすることによって、材質を柔
らかいものにし、各チャネル導波路のコア間にクラッド
層が入り易くする。

【００２２】なお、アレイ部、入出射端部の場合は、各
チャネル導波路のコア間隔はスラブ部ほど狭くはなく、
ある程度の間隔を有しているので、クラッド層の空隙発
生、コア変形の発生は少ない。従って、区分導波路部品
の製造中にクラック、分相が発生しないようにする点に
重点をおいて、クラッド層は石英に添加するボロン酸化
物とリン酸化物の添加量を少なくして製造することが望
ましい。

【００２３】また、アレイ部は、各チャネル導波路の光
路長をそれぞれわずかずつ変えて製造する必要がある
が、バッファー層、コア、クラッド層の屈折率のバラツ
キ、コア幅のバラツキによって、光路長が設計値からず
れることがある。従って、アレイ部を図２によって製造
した後、特別に作った基準となるスラブ部、入出射端部
を使って仮接合を行って光波長合分波器としての特性を
確かめ、アレイ部の良否選別を行なうことによって、光
波長合分波器としての組立て後の製造歩留まりを高める
ことが出来る。

【００２４】勿論、基準となるスラブ部、入出射端部を
使わず、別の代用特性等を調べることによって、アレイ
部の良否選別を行なうことにしても良い。いずれにして
も、本発明においては、２つ以上の区分導波路部品をま
ず作り、それらを接合して光波長合分波器を組み立てる
ので、区分導波路部品の段階で良否選別を行うことによ
って、完成品段階での製造歩留まりを高め、経済的な製
造を行なうことが出来る。

【００２５】なお、図１に示す例では、３つの区分導波
路部品に分けて製造する例を示したが、入射導波路、出
射導波路のチャネル導波路の本数が少ない場合は、スラ
ブ部と入出射端部は分ける必要はないので、アレイ部と
それ以外の２つの区分導波路部品に区分して製造するこ
とも出来る。

【００２６】また、接合面の位置合わせを正確に行なう
には、次の方法を採用することが出来る。図１の光波長
合分波器の例では、１本以上の調芯用導波路９を接合面
の両側に設けている。それを使えば、接合面７、８にお
いて調芯用導波路８を対向させて、調芯用導波路の結合
損失が最小になるように各区分導波路部品の位置調整を
行い接合することによって、正確な位置合わせを行なう
ことが出来る。また、接合面７、８付近にそれぞれ細線
等の印を付けておいて、顕微鏡等でその位置が合ってい
るかを確認して接合させる方法もある。

【００２７】また、接合面は基板面に対して垂直な面と
して屈折率整合性接着剤等を使って接合することが最も
簡単な接合方法であるが、接合面を基板の厚さ方向に１
〜１５°程度傾けた面とし、接合面での反射を押さえて
対向させ、屈折率整合性接着剤等を使って接合する方法
もある。

【００２８】また、接合面の両側の区分導波路回路を構
成するチャネル導波路の方向を接合面に対して垂直にな
るようにすることによって、接合面を研磨しても各チャ
ネル導波路の位置がずれず、接合に支障がないようにす
ることが出来る。図５はその例を示す接合面近傍の導波
路回路の平面図であって、図１と同じ符号は同じものを
示す。また、４ｂ、６ｃはチャネル導波路の接合面近傍
部分を示す。図５の例では、チャネル導波路の接合面近
傍部分４ｂ、６ｃではコアの軸方向は接合面７又は８に
対して垂直になっている。

【００２９】また、接合面が基板の厚さ方向に傾いてい
る場合は、コアの軸方向も接合面に対しては傾くので、
図６に示すようにする。図６（Ａ）は接合面に垂直な方
向から見た断面図、図６（Ｂ）は平面図であって、１３
は接合面、１４はコア、１５は基板である。複数のコア
１４の軸１４ａは常に基板１５に平行な平面内にあるの
で、そのコア軸のなす面と傾いた接合面１３との交線を
１３ａとする。そして、接合面１３近傍部のコア軸１４
ａの方向を前記交線１３ａに対して垂直になるように配
置すれば良い。当然のことながら、接合面が基板面に対
して垂直な図５の例であっても、コア軸がなす面と接合
面との交線に対してコア軸は垂直になっている。

【００３０】

【発明の効果】本発明の光波長合分波器の製造方法は、
アレイ導波路、第一スラブ導波路等からなる連結導波路
回路を基板上に形成した光波長合分波器を製造するに当
たって、連結導波路回路を２つ以上に区分してぞれぞれ
区分導波路回路となし、それぞれの区分導波路回路を別
の基板上に形成してそれぞれ区分導波路部品となし、そ
れら区分導波路部品を接合することによって光波長合分
波器を組み立てるものであるので、区分導波路部品毎に
最適な製造条件の選択が容易で、区分導波路部品毎の製
造歩留まりを向上させることが出来る。

【００３１】また、２つ以上の区分導波路部品に分けて
製造するので、比較的製造歩留まりの悪い部分の区分導
波路部品をその区分導波路部品の製造段階で良否選別す
ることが可能になる。そして、各区分導波路部品の段階
で予め良否選別をしておけば、各区分導波路部品を接合
して光波長合分波器とした時の製造歩留まりを向上させ
ることが出来、経済的な製造が可能になる。

【００３２】区分導波路部品をアレイ部、スラブ部、入
出射端部の３つに分けることにすれば、スラブ部のクラ
ッド層の材料に添加するボロン酸化物、リン酸化物の添
加量を増加させることによって、第一スラブ導波路又は
第二スラブ導波路に結合されるチャネル導波路を構成す
るコア周辺に発生するクラッド層の空隙を減少させるこ
とが出来る。また、光路長管理の難しいアレイ部の良否
選別を区分導波路部品の段階で行なうことが出来る。

【００３３】また、区分導波路部品の接合面の両側に調
芯導波路又は位置合わせマークを設けることによって、
接合面での区分導波路部品の位置合わせを容易に行なう
ことが出来る。また、接合面でのコアの軸方向をコア軸
がなす面と接合面との交線に対して垂直に配置しておけ
ば、接合面の研磨を行なう場合であっても、対向するコ
アの位置合わせを容易に行なうことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光波長合分波器の実施形態を示す平面
図である。

【図２】本発明に係わる区分導波路部品であるアレイ部
を形成しているところを示す平面図である。

【図３】本発明に係わる区分導波路部品であるスラブ部
を形成しているところを示す平面図である。

【図４】本発明に係わる区分導波路部品である入出射端
部を形成しているところを示す平面図である。

【図５】本発明に係わる区分導波路部品の接合面近傍の
チャネル導波路を示す平面図である。

【図６】（Ａ）は接合面に垂直な方向から見た区分導波
路部品の断面図、（Ｂ）は区分導波路部品の接合面近傍
の平面図である。

【図７】従来技術に基づく光波長合分波器の一例を示す
平面図である。

【図８】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、それぞれ図７に
おけるＡ方向、Ｂ方向、Ｃ方向、Ｄ方向の各断面を示す
断面図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、１ｃ：基板 ２：入射導波路 ２ａ：入射端 ２ｂ：チャネル導波路 ３：第一スラブ導波路 ４：アレイ導波路 ４ａ：チャネル導波路 ４ｂ：チャネル導波路の接合面近傍部分 ５：第二スラブ導波路 ６：出射導波路 ６ａ：出射端 ６ｂ：チャネル導波路 ６ｃ：チャネル導波路の接合面近傍部分 ７、８：接合面 ９：調芯用導波路 １０：アレイ部 １１：スラブ部 １２：入出射端部 １３：接合面 １３ａ：コア軸がなす面と接合面の交線 １４：コア １４ａ：コア軸 １５：基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 健二 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 2H047 KA02 KA04 KA12 LA01 LA18 PA01 PA21 PA24 QA04 TA42 TA43

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １本又は複数本のチャネル導波路からな
   る入射導波路と、第一スラブ導波路と、複数本のチャネ
   ル導波路からなるアレイ導波路と、第二スラブ導波路
   と、１本又は複数本のチャネル導波路からなる出射導波
   路とを順次連結してなる連結導波路回路を基板上に形成
   した光波長合分波器の製造方法において、前記連結導波
   路回路を、入射導波路の入射端と出射導波路の出射端と
   の間におけるチャネル導波路の部分で少なくとも２つに
   区分して２個以上の区分導波路回路とし、それぞれの区
   分導波路回路を別の基板上に形成してそれぞれ区分導波
   路部品となし、それら区分導波路部品の区分導波路回路
   が連結されるように該区分導波路部品を接合することに
   よって光波長合分波器を組み立てることを特徴とする光
   波長合分波器の製造方法。
2. 【請求項２】 前記アレイ導波路は複数本のチャネル導
   波路をＵ字型に配列したものとし、該アレイ導波路の両
   端に連結される前記第一スラブ導波路及び第二スラブ導
   波路はほぼ平行に配置して、更にそれら第一スラブ導波
   路及び第二スラブ導波路にそれぞれ入射導波路及び出射
   導波路を連結した連結導波路回路を、前記アレイ導波路
   を構成するチャネル導波路の中間点とその両側の第一ス
   ラブ導波路及び第二スラブ導波路との間、及び入射導波
   路及び出射導波路を第一スラブ導波路及び第二スラブ導
   波路と入射端及び出射端との間にて３つに区分してそれ
   ぞれ区分導波路回路とし、該それぞれの区分導波路回路
   を別の基板上に形成してアレイ部、スラブ部、入出射端
   部の３つの区分導波路部品となし、それら３つの区分導
   波路部品の区分導波路回路が連結されるように該区分導
   波路部品を接合することによって光波長合分波器を組み
   立てることを特徴とする請求項１に記載の光波長合分波
   器の製造方法。
3. 【請求項３】 前記各区分導波路部品の接合箇所付近の
   双方に位置合わせマークを形成し、該位置合わせマーク
   を合わせることによって、区分導波路部品同志の位置合
   わせを行い接合することを特徴とする請求項１に記載の
   光波長合分波器の製造方法。
4. 【請求項４】 前記各区分導波路部品の接合箇所の両側
   に調芯用導波路をそれぞれ形成しておき、区分導波路部
   品同志を対向させた時、前記調芯用導波路の結合損失が
   最小となるように区分導波路部品同志の位置合わせを行
   い接合することを特徴とする請求項１に記載の光波長合
   分波器の製造方法。
5. 【請求項５】 前記各区分導波路部品の接合箇所近傍の
   区分導波路回路を形成する各チャネル導波路のコアの軸
   方向を接合面と複数のコア軸がなす平面との交線に対し
   て垂直になるようにチャネル導波路を配置することを特
   徴とする請求項１に記載の光波長合分波器の製造方法。
6. 【請求項６】 前記各区分導波路部品を作成した段階で
   各区分導波路部品の良否選別を行なうことを特徴とする
   請求項１に記載の光波長合分波器の製造方法。
7. 【請求項７】 前記各区分導波路部品を製造するに当た
   って施すクラッド層の材料を、区分導波路部品の種類に
   応じて変えて製造することを特徴とする請求項１に記載
   の光波長合分波器の製造方法。