JP2000266946A - 波長合分波光回路及びその製造方法 - Google Patents

波長合分波光回路及びその製造方法

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JP2000266946A JP7270999A JP7270999A JP2000266946A JP 2000266946 A JP2000266946 A JP 2000266946A JP 7270999 A JP7270999 A JP 7270999A JP 7270999 A JP7270999 A JP 7270999A JP 2000266946 A JP2000266946 A JP 2000266946A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 初期状態でTE・TMモード間に中心波長差
がある場合や、光照射による等価屈折率変化に偏光依存
性がある場合においても、TEモードとTMモードを同
時にITUグリッドに合わせることが可能な波長合分波
光回路及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 光路1を伝搬させた光波をその波長によ
り合波・分波する波長合分波光回路において、光路1に
光を照射した複数の光照射領域31、32を形成し、光
照射領域31、32各々における屈折率変化と複屈折率
変化との比が互いに異なることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光波を波長により
合波・分波する波長合分波光回路及びその製造方法に関
し、特に、TEモードとTMモードを同時にITU(国
際電気通信連合:International Telecommunication Un
ion)グリッドに合わせることで波長特性を精密に制御
し得る波長合分波光回路及びその製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】近年、光通信の大容量化に向けて、複数
の波長の光信号を同一の光路を用いて伝送する波長多重
光通信システムの研究開発が進められている。この波長
多重光通信システムにおいては、規定の波長間隔、例え
ば0.8nm間隔で高密度に波長多重された光信号を合
波・分波するためのデバイスとして、アレイ導波路回折
格子型光合分波回路、マッハツェンダー型光回路等の波
長合分波光回路を適用した光デバイスが求められてい
る。この波長多重光通信システムの実際の運用において
は、ITUが基準波長を設定しており、波長合分波光回
路の各チャンネル中心波長はこの基準波長に一致しなけ
ればならない。この基準波長は慣例にならってITUグ
リッドといわれている。また、波長合分波光回路の透過
波長特性においては、透過率が最大になる波長をチャン
ネル中心波長と定義している。
【0003】図14は、従来より一般的に用いられてい
るアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面
図であり、図において、1はアレイ導波路回折格子を構
成するアレイ導波路、2はアレイ導波路1の入力側に光
接続されたスラブ導波路、3はアレイ導波路1の出力側
に光接続されたスラブ導波路、4はスラブ導波路2の入
力側に光接続された入力導波路、5はスラブ導波路3の
出力側に光接続された出力導波路である(このアレイ導
波路回折格子型光回路は、例えば、1996年電子情報
通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会講演論文集
1、C−3、p162等に記載されている)。
【0004】次に、このアレイ導波路回折格子型波長合
分波光回路の動作原理について説明する。波長多重光信
号は、入力導波路4の1つのポートに入力した後、スラ
ブ導波路2に入力する。スラブ導波路2では、この波長
多重光信号は回折により広がり、アレイ導波路1を構成
する複数の導波路に入力する。このアレイ導波路1の各
導波路間には光路長差ΔLが付与されているため、スラ
ブ導波路3の入口では、波長多重光信号の等位相面は伝
搬方向に対し傾きを有することとなる。この傾きは光信
号の波長に依存するので、スラブ導波路3の出口におい
て光信号は波長ごとに異なった位置に集光し、出力導波
路5の各ポートに各波長が振り分けられる。ここで、回
折次数をm、導波路の等価屈折率をneffとすると、入
力導波路4の中心ポートから入力された光信号のうち出
力導波路5の中心ポートに出力される光信号の波長λは
次式で表される。 λ=neff・ΔL/m ……(1)
【0005】図15は、従来より一般的に用いられてい
るマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図であり、図
において、6は光路長差ΔLを有する1対のアーム、7
は一対のアーム6の入力側に光接続された3dBカプ
ラ、8は一対のアーム6の出力側に光接続された3dB
カプラ、9は3dBカプラ7の入力側に光接続された入
力導波路、10は3dBカプラ8の出力側に光接続され
た出力導波路である(このマッハ・ツェンダー型光回路
は、例えば、アプライド・オプティクス、第37巻、第
2242頁〜第2244頁、1998年(Applied Opti
cs, vol.37, pp.2242-2244, 1998)等に記載されてい
る)。
【0006】次に、このマッハ・ツェンダー型光回路の
動作原理について説明する。入力導波路9に設けた入力
ポート11より入力された信号光は、3dBカプラ7に
より2つのアーム6a、6bに等分配される。これらの
アーム6a、6bには光路長差ΔLが設けられているの
で、各アーム6a、6bを伝搬してきた信号光は3dB
カプラ8の入口で相対的な位相差を有する。この位相差
は信号光の波長に依存するので、信号光の各波長が出力
導波路10の2つのポートに振り分けられる。ここで、
回折次数をm、導波路の等価屈折率をneffとすると、
入力ポート11から入力された光信号のうち出力ポート
12に出力される光信号の波長λは次式で表される。 λ=neff・ΔL/(m+1/2) ……(2)
【0007】図16は、従来より一般的に用いられてい
るリング共振器型光回路を示す平面図であり、図におい
て、13はリング導波路、14は入力導波路、15は出
力導波路である(このリング共振器型光回路は、例え
ば、岡本;「光導波路の基礎」、第160頁〜第165
頁、コロナ社等に記載されている)。ここで、モード次
数をm、導波路の等価屈折率をneff、リング導波路1
3の長さをLとすると、出力導波路15に出力される光
信号の波長λは次式で表される。 λ=neff・L/m ……(3)
【0008】図17は、従来より一般的に用いられてい
るファブリ・ペロー共振器型光回路を示す平面図であ
り、図において、16は直線導波路、17、18は共振
ミラーである(このファブリ・ペロー共振器型光回路
は、例えば、小山、西原;「光波電子工学」、第38頁
〜第42頁、コロナ社に記載されている)。ここで、モ
ード次数をm、導波路の等価屈折率をneff、共振器の
長さ(共振ミラー17、18間の長さ)をLとすると、
共振波長λは次式で表される。 λ=2・neff・L/m ……(4)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の光回
路では、式(1)〜(4)に示すように、アレイ導波路
回折格子型波長合分波光回路やマッハ・ツェンダー型光
回路等の波長合分波光回路のチャンネル中心波長をIT
Uグリッドと一致させるためには、回折次数m、光路長
差ΔL、等価屈折率neffを適当な値に設定すればよい
が、光導波路の製造工程においては、光路長差ΔL及び
等価屈折率neffが設定した値から変動した場合に、こ
れら波長合分波光回路のチャンネル中心波長にITUグ
リッドからのズレが生じてしまうという問題点がある。
【0010】この問題点を解決する方法としては、波長
合分波光回路の光導波路に紫外線を照射しチャンネル中
心波長を制御することでITUグリッドからのズレを解
消する方法がある。この方法は、ゲルマニウム添加石英
系ガラスに紫外線を照射すると、この石英系ガラスの屈
折率が高くなる現象を利用したものである(この方法
は、例えば、エレクトロニクス・レターズ、第34巻、
第780頁〜第781頁、1998年(Electronics Le
tters, vol.34, pp.780-781, 1998)等に記載されてい
る)。
【0011】しかしながら、この紫外線を照射する方法
では、チャンネル中心波長を制御する前にTE・TMモ
ード間に中心波長差があった場合や、紫外線照射による
等価屈折率変化に偏光依存性があった場合に、TEモー
ドとTMモードを同時にITUグリッドに合わせること
ができないという問題点があった。また、上述した偏光
依存性がある場合の波長制御法では、中心波長の平均変
位量δλとTE・TMモード間中心波長差の変位量δ
(Δλ)の比を一定になるように設定しているために、
一般にはこれらを独立に制御することができず、TEモ
ードとTMモードの中心波長を同時にITUグリッドに
合わせることができないという問題点があった。
【0012】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、初期状態でTE・TMモード間に中心波長
差がある場合や、光照射による等価屈折率変化に偏光依
存性がある場合においても、TEモードとTMモードを
同時にITUグリッドに合わせることが可能な波長合分
波光回路及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、様々な研
究を重ねた結果、TEモードとTMモードを同時に制御
可能な波長合分波光回路及びその製造方法を見いだし
た。ここで、アレイ導波路回折格子型波長合分波光回路
を例にとり、最も一般的な、等価屈折率と光照射による
屈折率変化に偏光依存性がある場合の波長制御法につい
て説明する。
【0014】一般に、TEモードの等価屈折率をnTE
TMモードの等価屈折率をnTMとすると、制御前の中心
波長λはそれぞれのモードについて次式で表される。 λTE=nTE・ΔL/m ……(5) λTM=nTM・ΔL/m ……(6) 式(5)と式(6)の差を、制御前のTE・TMモード
間中心波長差Δλと定義すると、この中心波長差Δλは
次式で表される。 Δλ=λTM−λTE ……(7)
【0015】このアレイ導波路回折格子型波長合分波光
回路に対して、図18に示すように、アレイ導波路1に
三角形状の光照射領域19を設け、各導波路への光照射
長さがアレイ導波路1の外側ほど長くなるように設定す
る。このときの隣り合った導波路間の照射長さの差をδ
Lとする。また、各導波路のコアまたはクラッドは光誘
起屈折率変化を有するものとし、光照射によるTEモー
ドの等価屈折率変化をΔnTE、TMモードの等価屈折率
変化をΔnTMとする。
【0016】このような光照射によりアレイ導波路1に
光路長差ΔnTE・δL、ΔnTM・δLが付与される結
果、中心波長λは次式に示すように変化する。 λTE'=(nTE・ΔL+ΔnTE・δL)/m ……(8) λTM'=(nTM・ΔL+ΔnTM・δL)/m ……(9) ここで、式(8)と式(9)の差を制御後のTE・TM
モード間中心波長差Δλ’と定義すると、この中心波長
差Δλ’は次式で表される。 Δλ’=λTM'−λTE' ……(10)
【0017】図19は光照射前後の中心波長λの変化ダ
イアグラムを示す図であり、中心波長λの変位量δλ
は、各モードについて式(5)と式(8)の差及び式
(6)と式(9)の差として次式で表される。 δλTE=λTE'−λTE=ΔnTE・δL/m ……(11) δλTM=λTM'−λTM=ΔnTM・δL/m ……(12) ここで、式(11)と式(12)の平均値を中心波長λ
の平均変位量δλと定義し、式(11)と式(12)の
差をTE・TMモード間中心波長差の変位量δ(Δλ)
と定義すると、平均変位量δλ及び変位量δ(Δλ)は
次式で表される。 δλ=(δλTE+δλTM)/2=Δn・δL/m ……(13) δ(Δλ)=Δλ’−Δλ=ΔB・δL/m ……(14) ただし、Δnは平均屈折率変化、ΔBは複屈折率変化で
あり、これらは次式で表される。 Δn=(ΔnTE+ΔnTM)/2 ……(15) ΔB=ΔnTE−ΔnTM ……(16)
【0018】ここで、平均屈折率変化Δn及び複屈折率
変化ΔBに、ある光照射条件を与え、δLを媒介変数と
してδλ−δ(Δλ)平面を考えると、式(13)及び
式(14)は、図20に示すように、傾きΔB/Δnの
直線20で表わされ、中心波長の平均変位量δλとTE
・TMモード間中心波長差の変位量δ(Δλ)との比
は、一定値ΔB/Δnになることがわかる。
【0019】特別な場合として、ΔB=0、すなわち光
照射による等価屈折率変化量が偏光に依存しない場合を
考えると、式(14)によりTE・TMモード間中心波
長差は変化しないことがわかる。これにより、制御前の
初期状態において中心波長はTEモードとTMモードと
で一致していなければならないことがわかる。言い換え
ると、初期状態においてTE・TMモード間中心波長差
がゼロであり尚且つ光照射による等価屈折率変化量が偏
光に依存しない場合には、TEモード、TMモードの中
心波長を同時にITUグリッドに合わせることができ
る。しかしながら、前述のように中心波長の平均変位量
δλとTE・TMモード間中心波長差の変位量δ(△
λ)の比が一定値に限定されているため、一般的にはこ
れらを独立に制御することはできず、TEモードとTM
モードの中心波長を同時にITUグリッドに合わせるこ
とはできない。
【0020】本発明の波長合分波光回路の波長制御方法
は、2つの光照射領域にそれぞれ異なった条件で光照射
を行うものである。平均屈折率変化△nと複屈折変化△
Bの比は、第1の光照射と第2の光照射において異なっ
た値を持つ。すなわち、本発明の本質は、図20のδλ
−δ(△λ)平面において、傾き△B/△nの異なる2
つの直線を組み合わせることにある。これにより、中心
波長の平均変位量δλとTE・TMモード間中心波長差
の変位量δ(△λ)はそれぞれ独立に制御することが可
能となり、初期状態でTE・TMモード間に中心波長差
があり、光照射による等価屈折率変化量に偏光依存性が
ある場合にもTEモードとTMモードの中心波長を同時
にITUグリッドに合わせることが可能になる。
【0021】本発明者等は、上記の知見に基づき、次の
様な波長合分波光回路及びその製造方法を提供した。す
なわち、請求項1記載の波長合分波光回路は、光路を伝
搬させた光波をその波長により合波・分波する波長合分
波光回路において、前記光路に光を照射した複数の光照
射領域を形成し、該光照射領域各々における屈折率変化
と複屈折率変化との比が互いに異なることを特徴として
いる。
【0022】請求項2記載の波長合分波光回路は、請求
項1記載の波長合分波光回路において、前記光路を、光
を照射することにより屈折率が変化する材料を含む光導
波路としたことを特徴としている。
【0023】請求項3記載の波長合分波光回路は、光波
を複数の光路に分岐させた後に合流させ干渉させること
により、前記光波をその波長により合波・分波する波長
合分波光回路において、分岐された各光路に光を照射し
た複数の光照射領域を形成し、該光照射領域各々におけ
る屈折率変化と複屈折率変化との比が互いに異なること
を特徴としている。
【0024】請求項4記載の波長合分波光回路は、請求
項3記載の波長合分波光回路において、前記複数の光路
をアレイ導波路回折格子のアレイ導波路とし、該アレイ
導波路に光照射した複数の光照射領域を形成してなるこ
とを特徴としている。
【0025】請求項5記載の波長合分波光回路は、請求
項3記載の波長合分波光回路において、前記複数の光路
をマッハ・ツェンダー干渉計型光回路のアーム部とし、
このアーム部に光照射した複数の光照射領域を形成して
なることを特徴としている。
【0026】請求項6記載の波長合分波光回路は、光波
を光路内を周回あるいは往復させて共振させることによ
り、前記光波をその波長により合波・分波する波長合分
波光回路において、前記光路に光を照射した複数の光照
射領域を形成し、該光照射領域各々における屈折率変化
と複屈折率変化との比が互いに異なることを特徴として
いる。
【0027】請求項7記載の波長合分波光回路は、請求
項6記載の波長合分波光回路において、前記光路をリン
グ導波路とし、該リング導波路に光照射した複数の光照
射領域を形成してなることを特徴としている。
【0028】請求項8記載の波長合分波光回路は、請求
項6記載の波長合分波光回路において、前記光路を共振
器内導波路とし、この共振器内導波路に光照射した複数
の光照射領域を形成してなることを特徴としている。
【0029】請求項9記載の波長合分波光回路は、請求
項1ないし8のいずれか1項記載の波長合分波光回路に
おいて、前記光路のコアまたはクラッドを、ゲルマニウ
ム添加石英系ガラス、酸化窒化珪素、ポリイミド系高分
子材料、ポリシラン系高分子材料のいずれかにより構成
したことを特徴としている。
【0030】請求項10記載の波長合分波光回路の製造
方法は、光波を光路を伝搬させることにより、その波長
により合波・分波する波長合分波光回路の製造方法にお
いて、前記光路の複数の領域に光を照射することによ
り、前記光路に屈折率変化と複屈折率変化との比が互い
に異なる複数の光照射領域を形成することを特徴として
いる。
【0031】請求項11記載の波長合分波光回路の製造
方法は、請求項10記載の波長合分波光回路の製造方法
において、前記光は、紫外線またはX線のいずれかであ
ることを特徴としている。
【0032】
【発明の実施の形態】本発明の波長合分波光回路及びそ
の製造方法の各実施形態について図面に基づき説明す
る。 [第1の実施形態]図1は本発明の第1の実施形態のア
レイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図で
あり、図において、31はアレイ導波路1に形成され光
を照射した際に平均屈折率変化がΔn1、複屈折率変化
がΔB1となる三角形状の第1の光照射領域、32はア
レイ導波路1に第1の光照射領域21に近接して形成さ
れ光を照射した際に平均屈折率変化がΔn2、複屈折率
変化がΔB2となる三角形状の第2の光照射領域であ
る。
【0033】この第1の光照射領域31及び第2の光照
射領域32それぞれの底辺は、共にアレイ導波路1の外
側に位置している。このアレイ導波路回折格子型波長合
分波光回路は、チャンネル数が16、チャンネル間隔が
100GHz、回折次数mが50〜70、光路長差が5
0〜100μmとなるように設定されており、アレイ導
波路1の本数は数10〜100本程度である。
【0034】このアレイ導波路回折格子型波長合分波光
回路の出力導波路5は、図2に示すように、シリコン基
板33上に下層クラッド層34が形成され、この下層ク
ラッド層34上の光導波路を形成すべき部分にコア35
が形成され、この下層クラッド層34及びコア35の上
に上層クラッド層36が形成されている。
【0035】下層クラッド層34及び上層クラッド層3
6の組成は石英系ガラスであり、コア35の組成はゲル
マニウム添加石英系ガラスである。このコア35とクラ
ッド34、36の比屈折率差は0.3〜1%程度に設定
されている。また、下層クラッド層34と上層クラッド
層36の膜厚はそれぞれ10〜15μmであり、コア3
5の断面の大きさは4μm×4μm〜6μm×6μmで
ある。
【0036】次に、このアレイ導波路回折格子型波長合
分波光回路の作用について図3及び図4に基づき説明す
る。図3に示すように、第1の光照射領域31に、平均
屈折率変化Δn1、複屈折率変化ΔB1となるように光3
7を照射したとき、この第1の光照射領域31の底辺の
長さL1を変えてδL1を変化させることにより、図4に
示すように、中心波長の平均変位量δλ及びTE・TM
モード間中心波長差の変位量δ(Δλ)が直線41の第
1象限部分を移動する。
【0037】また、第2の光照射領域32に、平均屈折
率変化Δn2、複屈折率変化ΔB2となるように光38を
照射したとき、この第2の光照射領域32の底辺の長さ
2を変えてδL2を変化させることにより、中心波長の
平均変位量δλ及びTE・TMモード間中心波長差の変
位量δ(Δλ)が直線42の第1象限部分を移動する。
【0038】したがって、第1の光照射領域31及び第
2の光照射領域32にそれぞれ光照射をおこなったと
き、第1の光照射領域31及び第2の光照射領域32そ
れぞれの底辺の長さを変えてδL1、δL2を調節するこ
とで、図4において直線41〜44で描かれた平行四辺
形45内の任意の(δλ、δ(Δλ))の組み合わせを
実現することができる。このように、第1の光照射領域
31及び第2の光照射領域32それぞれに照射する光の
強度を変えることにより、平均屈折率変化Δnと複屈折
率変化ΔBの比ΔB/Δn、すなわち直線41、42の
傾きを制御することができる。
【0039】次に、このアレイ導波路回折格子型波長合
分波光回路の製造方法について図3に基づき説明する。
まず、アレイ導波路1上に膜厚1μm程度のアルミニウ
ムを蒸着し、このアルミニウム膜の第1の光照射領域3
1及び第2の光照射領域32に対応する部分を三角形状
に除去する。ここで、除去した第1の三角形51、第2
の三角形52の底辺の長さはともに2mmである。
【0040】次いで、波長193nmのArFエキシマ
レーザを用いて、第1の三角形51にパルスエネルギー
が22mJ/cm2の紫外線を、第2の三角形52にパ
ルスエネルギーが70mJ/cm2の紫外線をそれぞれ
照射する。なお、パルス周波数は100Hz、照射時間
は30分である。このとき得られる中心波長の平均変位
量はδλ=0.38nm、TE・TMモード間中心波長
差の変位量はδ(Δλ)=0.06nmであり、これは
図4の点Aに対応する。
【0041】本実施形態によれば、中心波長の平均変位
量δλとTE・TMモード間中心波長差の変位量δ(Δ
λ)をそれぞれ独立に制御することができ、初期状態で
TE・TMモード間に中心波長差がある場合や、光照射
による等価屈折率変化量に偏光依存性がある場合におい
ても、TEモードとTMモードの中心波長を同時にIT
Uグリッドに合わせることができる。
【0042】したがって、光導波路に光照射を行なうこ
とによりTEモード・TMモードの中心波長をそれぞれ
独立に制御し、TEモード・TMモード双方の中心波長
を同時にITUグリッドに合わせたアレイ導波路回折格
子型波長合分波光回路を提供することができる。
【0043】[第2の実施形態]図5は本発明の第2の
実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を
示す平面図であり、このアレイ導波路回折格子型波長合
分波光回路が上述した第1の実施形態のアレイ導波路回
折格子型波長合分波光回路と異なる点は、第1の光照射
領域31の底辺がアレイ導波路1の内側に、第2の光照
射領域32の底辺がアレイ導波路1の外側にそれぞれ位
置している点であり、その他の構成は第1の実施形態と
全く同様である。
【0044】このアレイ導波路回折格子型波長合分波光
回路では、第1の光照射領域31が逆向きであるため、
図4に示す平行四辺形46になる。本実施形態において
も、第1の実施形態と全く同様に、中心波長の平均変位
量δλとTE・TMモード間中心波長差の変位量δ(Δ
λ)をそれぞれ独立に制御することができ、初期状態で
TE・TMモード間に中心波長差がある場合や、光照射
による等価屈折率変化量に偏光依存性がある場合におい
ても、TEモードとTMモードの中心波長を同時にIT
Uグリッドに合わせることができる。
【0045】[第3の実施形態]図6は本発明の第3の
実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を
示す平面図であり、このアレイ導波路回折格子型波長合
分波光回路が上述した第1の実施形態のアレイ導波路回
折格子型波長合分波光回路と異なる点は、第1の光照射
領域31の底辺がアレイ導波路1の外側に、第2の光照
射領域32の底辺がアレイ導波路1の内側にそれぞれ位
置している点であり、その他の構成は第1及び第2の実
施形態と全く同様である。
【0046】このアレイ導波路回折格子型波長合分波光
回路では、第2の光照射領域32が逆向きであるため、
図4に示す平行四辺形47になる。本実施形態において
も、第1及び第2の実施形態と全く同様に、TEモード
とTMモードの中心波長を同時にITUグリッドに合わ
せることができる。
【0047】[第4の実施形態]図7は本発明の第4の
実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を
示す平面図であり、このアレイ導波路回折格子型波長合
分波光回路が上述した第1の実施形態のアレイ導波路回
折格子型波長合分波光回路と異なる点は、第1の光照射
領域31及び第2の光照射領域32それぞれの底辺が、
共にアレイ導波路1の内側に位置している点であり、そ
の他の構成は第1〜第3の実施形態と全く同様である。
【0048】このアレイ導波路回折格子型波長合分波光
回路では、第1の光照射領域31及び第2の光照射領域
32が逆向きであるため、図4に示す平行四辺形48に
なる。本実施形態においても、第1〜第3の実施形態と
全く同様に、TEモードとTMモードの中心波長を同時
にITUグリッドに合わせることができる。
【0049】以上説明したように、第1の実施形態〜第
4の実施形態を適当に選択することにより、図4に示す
大きな平行四辺形ABCD内の任意の(δλ、δ(Δ
λ))の組み合わせを実現することができる。すなわ
ち、波長制御前におけるITUグリッドからの中心波長
のズレが平行四辺形ABCD内の任意のδλであり、T
E・TMモード間中心波長差が平行四辺形ABCD内の
任意のδ(Δλ)であるようなアレイ導波路回折格子型
波長合分波光回路の波長を制御することにより、ITU
グリッドからの中心波長のズレとTE・TMモード間中
心波長差を同時にゼロにすることができる。
【0050】[第5の実施形態]図8は本発明の第5の
実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図で
あり、図において、51は長い方のアーム6aに形成さ
れ光を照射した際に平均屈折率変化がΔn1、複屈折率
変化がΔB1となる長さL1の第1の光照射領域、52は
長い方のアーム6aに第1の光照射領域51に近接して
形成され光を照射した際に平均屈折率変化がΔn2、複
屈折率変化がΔB2となる長さL2の第2の光照射領域で
ある。
【0051】このマッハ・ツェンダー型光回路の作用
は、上述した第1の実施形態のアレイ導波路回折格子型
波長合分波光回路と全く同様であるから、説明を省略す
る。このマッハ・ツェンダー型光回路を製造するには、
長い方のアーム6a上にアルミニウムを蒸着し、このア
ルミニウム膜の第1の光照射領域51及び第2の光照射
領域52に対応する部分を、それぞれ所定の長さ除去す
る。次いで、ArFエキシマレーザ等を用いて、第1の
光照射領域51に対応するアーム6aの部分及び第2の
光照射領域52に対応するアーム6aの部分に、パルス
エネルギーが異なる紫外線をそれぞれ照射する。
【0052】本実施形態によれば、中心波長の平均変位
量δλとTE・TMモード間中心波長差の変位量δ(Δ
λ)をそれぞれ独立に制御することができ、初期状態で
TE・TMモード間に中心波長差がある場合や、光照射
による等価屈折率変化量に偏光依存性がある場合におい
ても、TEモードとTMモードの中心波長を同時にIT
Uグリッドに合わせることができる。
【0053】したがって、光導波路に光照射を行なうこ
とによりTEモード・TMモードの中心波長をそれぞれ
独立に制御し、TEモード・TMモード双方の中心波長
を同時にITUグリッドに合わせたマッハ・ツェンダー
型光回路を提供することができる。
【0054】[第6の実施形態]図9は本発明の第6の
実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図で
あり、このマッハ・ツェンダー型光回路が上述した第5
の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路と異なる点
は、第1の光照射領域51を短い方のアーム6bに形成
した点であり、その他の構成は第5の実施形態と全く同
様である。
【0055】このマッハ・ツェンダー型光回路の作用
は、上述した第2の実施形態のアレイ導波路回折格子型
波長合分波光回路と全く同様であるから、説明を省略す
る。また、このマッハ・ツェンダー型光回路の製造方法
は、上述した第5の実施形態のマッハ・ツェンダー型光
回路の製造方法と全く同様である。本実施形態において
も、第5の実施形態と全く同様に、TEモードとTMモ
ードの中心波長を同時にITUグリッドに合わせること
ができる。
【0056】[第7の実施形態]図10は本発明の第7
の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図
であり、このマッハ・ツェンダー型光回路が上述した第
5の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路と異なる点
は、第2の光照射領域52を短い方のアーム6bに形成
した点であり、その他の構成は第5の実施形態と全く同
様である。
【0057】このマッハ・ツェンダー型光回路の作用
は、上述した第3の実施形態のアレイ導波路回折格子型
波長合分波光回路と全く同様であるから、説明を省略す
る。また、このマッハ・ツェンダー型光回路の製造方法
は、上述した第5の実施形態のマッハ・ツェンダー型光
回路の製造方法と全く同様である。本実施形態において
も、第5及び第6の実施形態と全く同様に、TEモード
とTMモードの中心波長を同時にITUグリッドに合わ
せることができる。
【0058】[第8の実施形態]図11は本発明の第8
の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図
であり、このマッハ・ツェンダー型光回路が上述した第
5の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路と異なる点
は、第1の光照射領域51及び第2の光照射領域52
を、共に短い方のアーム6bに形成した点であり、その
他の構成は第5の実施形態と全く同様である。
【0059】このマッハ・ツェンダー型光回路の作用
は、上述した第4の実施形態のアレイ導波路回折格子型
波長合分波光回路と全く同様であるから、説明を省略す
る。また、このマッハ・ツェンダー型光回路の製造方法
は、上述した第5の実施形態のマッハ・ツェンダー型光
回路の製造方法と全く同様である。本実施形態において
も、第5〜第7の実施形態と全く同様に、TEモードと
TMモードの中心波長を同時にITUグリッドに合わせ
ることができる。
【0060】[第9の実施形態]図12は本発明の第9
の実施形態のリング共振器型光回路を示す平面図であ
り、図において、61はリング導波路13に形成され光
を照射した際に平均屈折率変化がΔn1、複屈折率変化
がΔB1となる長さL1の第1の光照射領域、62はリン
グ導波路13に第1の光照射領域61に近接して形成さ
れ光を照射した際に平均屈折率変化がΔn2、複屈折率
変化がΔB2となる長さL2の第2の光照射領域である。
【0061】このリング共振器型光回路では、第1の光
照射領域61に平均屈折率変化がΔn1、複屈折率変化
がΔB1となるように光を照射したとき、照射領域の長
さL1を変化させることにより、中心波長の平均変位量
δλ及びTE・TMモード間中心波長差の変位量δ(Δ
λ)が図4に示す直線41の第1象限部分を移動する。
また、第2の光照射領域62に平均屈折率変化がΔ
2、複屈折率変化がΔB2となるように光を照射したと
き、照射領域の長さL2を変化させることにより、中心
波長の平均変位量δλ及びTE・TMモード間中心波長
差の変位量δ(Δλ)が図4に示す直線42の第1象限
部分を移動する。
【0062】したがって、第1の光照射領域61及び第
2の光照射領域62それぞれに光照射を行なったとき、
照射領域の長さL1、L2を調整することで、図4におい
て直線41〜44で描かれた平行四辺形45内の任意の
(δλ、δ(Δλ))の組み合わせを実現することがで
きる。
【0063】すなわち、波長制御前におけるITUグリ
ッドからの中心波長のズレが直線41〜44で描かれた
平行四辺形45内の任意のδλであり、TE・TMモー
ド間中心波長差が直線41〜44で描かれた平行四辺形
45内の任意のδ(Δλ)であるようなリング共振器型
光回路の波長を制御することにより、ITUグリッドか
らの中心波長のズレとTE・TMモード間中心波長差を
同時にゼロにすることができる。
【0064】[第10の実施形態]図13は本発明の第
10の実施形態のファブリ・ペロー共振器型光回路を示
す平面図であり、図において、71は直線導波路16に
形成され光を照射した際に平均屈折率変化がΔn1、複
屈折率変化がΔB1となる長さL1の第1の光照射領域、
72は直線導波路16に第1の光照射領域71に近接し
て形成され光を照射した際に平均屈折率変化がΔn2
複屈折率変化がΔB2となる長さL2の第2の光照射領域
である。
【0065】このファブリ・ペロー共振器型光回路の作
用は、上述した第9の実施形態のリング共振器型光回路
と全く同様であるから、説明を省略する。本実施形態に
おいても、第9の実施形態のリング共振器型光回路と全
く同様に、TEモードとTMモードの中心波長を同時に
ITUグリッドに合わせることができる。
【0066】以上、本発明の波長合分波光回路及びその
製造方法の各実施形態について図面に基づき説明してき
たが、具体的な構成は上記各実施形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計の変更
等が可能である。第1の実施形態では、下層クラッド層
34及び上層クラッド層36の組成を石英系ガラス、コ
ア35の組成をゲルマニウム添加石英系ガラスとした
が、コア35をゲルマニウム添加石英系ガラス以外の組
成、例えば、酸化窒化珪素、ポリイミド系高分子材料、
ポリシラン系高分子材料等により構成し、下層クラッド
層34及び上層クラッド層36をコア35より屈折率の
小さな組成により構成してもよい。また、アレイ導波路
1に第1の光照射領域31及び第2の光照射領域32を
形成する際に、パルスエネルギーが異なる紫外線を照射
したが、紫外線以外にX線を用いても同様の効果を奏す
ることができる。
【0067】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の波長合分波
光回路によれば、中心波長の平均変位量δλとTE・T
Mモード間中心波長差の変位量δ(Δλ)をそれぞれ独
立に制御することができ、初期状態でTE・TMモード
間に中心波長差がある場合や、光照射による等価屈折率
変化量に偏光依存性がある場合においても、TEモード
とTMモードの中心波長を同時にITUグリッドに合わ
せることができる。
【0068】したがって、光導波路に光照射を行なうこ
とによりTEモード・TMモードの中心波長をそれぞれ
独立に制御し、TEモード・TMモード双方の中心波長
を同時にITUグリッドに合わせた波長合分波光回路を
提供することができる。
【0069】また、本発明の波長合分波光回路の製造方
法によれば、特殊な装置等を用いることなく、しかも容
易に、中心波長の平均変位量δλとTE・TMモード間
中心波長差の変位量δ(Δλ)をそれぞれ独立に制御す
ることでTEモードとTMモードの中心波長を同時にI
TUグリッドに合わせることができる波長合分波光回路
を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態のアレイ導波路回折
格子型波長合分波光回路を示す平面図である。
【図2】 図1のA−A線に沿う断面図である。
【図3】 本発明の第1の実施形態のアレイ導波路回折
格子型波長合分波光回路の作用及び製造方法を示す図で
ある。
【図4】 本発明の第1の実施形態のアレイ導波路回折
格子型波長合分波光回路の作用を示す図である。
【図5】 本発明の第2の実施形態のアレイ導波路回折
格子型波長合分波光回路を示す平面図である。
【図6】 本発明の第3の実施形態のアレイ導波路回折
格子型波長合分波光回路を示す平面図である。
【図7】 本発明の第4の実施形態のアレイ導波路回折
格子型波長合分波光回路を示す平面図である。
【図8】 本発明の第5の実施形態のマッハ・ツェンダ
ー型光回路を示す平面図である。
【図9】 本発明の第6の実施形態のマッハ・ツェンダ
ー型光回路を示す平面図である。
【図10】 本発明の第7の実施形態のマッハ・ツェン
ダー型光回路を示す平面図である。
【図11】 本発明の第8の実施形態のマッハ・ツェン
ダー型光回路を示す平面図である。
【図12】 本発明の第9の実施形態のリング共振器型
光回路を示す平面図である。
【図13】 本発明の第10の実施形態のファブリ・ペ
ロー共振器型光回路を示す平面図である。
【図14】 従来のアレイ導波路回折格子型波長合分波
光回路を示す平面図である。
【図15】 従来のマッハ・ツェンダー型光回路を示す
平面図である。
【図16】 従来のリング共振器型光回路を示す平面図
である。
【図17】 従来のファブリ・ペロー共振器型光回路を
示す平面図である。
【図18】 従来のアレイ導波路に光照射領域を設けた
アレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図
である。
【図19】 光照射前後の中心波長の変化ダイアグラム
を示す図である。
【図20】 中心波長の平均変位量とTE・TMモード
間中心波長差の変位量との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 アレイ導波路 2 スラブ導波路 3 スラブ導波路 4 入力導波路 5 出力導波路 6 1対のアーム 6a 長い方のアーム 6b 短い方のアーム 7 3dBカプラ 8 3dBカプラ 9 入力導波路 10 出力導波路 13 リング導波路 14 入力導波路 15 出力導波路 16 直線導波路 17、18 共振ミラー 19 光照射領域 20 直線 31 第1の光照射領域 32 第2の光照射領域 33 シリコン基板 34 下層クラッド層 35 コア 36 上層クラッド層 37、38 光 41〜44 直線 45〜48 平行四辺形 51 第1の光照射領域 52 第2の光照射領域 61 第1の光照射領域 62 第2の光照射領域 71 第1の光照射領域 72 第2の光照射領域

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光路を伝搬させた光波をその波長により
    合波・分波する波長合分波光回路において、 前記光路に光を照射した複数の光照射領域を形成し、該
    光照射領域各々における屈折率変化と複屈折率変化との
    比が互いに異なることを特徴とする波長合分波光回路。
  2. 【請求項2】 前記光路を、光を照射することにより屈
    折率が変化する材料を含む光導波路としたことを特徴と
    する請求項1記載の波長合分波光回路。
  3. 【請求項3】 光波を複数の光路に分岐させた後に合流
    させ干渉させることにより、前記光波をその波長により
    合波・分波する波長合分波光回路において、 分岐された各光路に光を照射した複数の光照射領域を形
    成し、該光照射領域各々における屈折率変化と複屈折率
    変化との比が互いに異なることを特徴とする波長合分波
    光回路。
  4. 【請求項4】 前記複数の光路をアレイ導波路回折格子
    のアレイ導波路とし、 該アレイ導波路に光照射した複数の光照射領域を形成し
    てなることを特徴とする請求項3記載の波長合分波光回
    路。
  5. 【請求項5】 前記複数の光路をマッハ・ツェンダー干
    渉計型光回路のアーム部とし、 このアーム部に光照射した複数の光照射領域を形成して
    なることを特徴とする請求項3記載の波長合分波光回
    路。
  6. 【請求項6】 光波を光路内を周回あるいは往復させて
    共振させることにより、前記光波をその波長により合波
    ・分波する波長合分波光回路において、 前記光路に光を照射した複数の光照射領域を形成し、該
    光照射領域各々における屈折率変化と複屈折率変化との
    比が互いに異なることを特徴とする波長合分波光回路。
  7. 【請求項7】 前記光路をリング導波路とし、該リング
    導波路に光照射した複数の光照射領域を形成してなるこ
    とを特徴とする請求項6記載の波長合分波光回路。
  8. 【請求項8】 前記光路を共振器内導波路とし、この共
    振器内導波路に光照射した複数の光照射領域を形成して
    なることを特徴とする請求項6記載の波長合分波光回
    路。
  9. 【請求項9】 前記光路のコアまたはクラッドを、ゲル
    マニウム添加石英系ガラス、酸化窒化珪素、ポリイミド
    系高分子材料、ポリシラン系高分子材料のいずれかによ
    り構成したことを特徴とする請求項1ないし8のいずれ
    か1項記載の波長合分波光回路。
  10. 【請求項10】 光波を光路を伝搬させることにより、
    その波長により合波・分波する波長合分波光回路の製造
    方法において、 前記光路の複数の領域に光を照射することにより、前記
    光路に屈折率変化と複屈折率変化との比が互いに異なる
    複数の光照射領域を形成することを特徴とする波長合分
    波光回路の製造方法。
  11. 【請求項11】 前記光は、紫外線またはX線のいずれ
    かであることを特徴とする請求項10記載の波長合分波
    光回路の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006243011A (ja) * 2005-02-28 2006-09-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> アレイ導波路格子の波長特性を調整するための方法およびマスク
JP2014512573A (ja) * 2011-03-28 2014-05-22 ジェムファイア コーポレイション 偏光依存性が低減された光学装置

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