JP2001194549A - 光導波路装置の複屈折制御方法、光導波路装置及びグレーティングデバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光導波路装置の実質的に全体における複屈折
を、従来例に比較して容易に低減又は増大させるように
制御する。 【解決手段】 平面光波回路１，１ａ，１ｂ，１ｃに形
成された光導波路２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの実質的に全
体に紫外光を照射することにより、光導波路２ａ，２
ｂ，２ｃ，２ｄの複屈折を低減又は増大させるように制
御する。また、光ファイバケーブル５０である光導波路
の実質的に全体に紫外光を照射することにより、上記光
導波路の複屈折を増大させるように制御する。ここで、
上記複屈折を制御するステップの前又は後に、光導波路
の一部に別の紫外光を照射することによりグレーティン
グ５ａ，５ｂを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
用いられる平面光波回路や光ファイバケーブルなどの光
導波路装置に関し、特に、偏波特性が重要な用途に用い
られる光導波路装置の複屈折を減少又は増加させる光導
波路装置の複屈折制御方法、及び当該複屈折制御方法を
用いた光導波路装置及びグレーティングデバイスに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】平面光波回路（Planar Lightwave Circu
it；以下、ＰＬＣという。）は、ＳｉやＳｉＯ₂などの
基板上にＳｉＯ₂を主成分とする光導波路を化学的気相
析出法（Chemical Vapor Deposition；以下、ＣＶＤ法
という。）や火炎堆積法（Flame Hydrolysis Depositio
n；以下、ＦＨＤ法という。）あるいは電子ビーム蒸着
法などの成膜プロセスと、反応性イオンエッチング（Re
active Ion Etching；以下、ＲＩＥ法という。）などの
エッチングプロセスにより形成したものである。このよ
うなＰＬＣの製造方法及びＰＬＣを用いた光デバイス
が、例えば、従来技術文献１「オプトロニクス（ＯＰＴ
ＲＯＮＩＣＳ），Ｎｏ．４，ｐｐ．１５０−１５７，１
９９９年４月」に開示されている。

【０００３】従来例１及び２．図２５は、従来例１の平
面光波回路（ＰＬＣ）１０１の構成を示す縦断面図であ
り、図２６乃至図３２は、図２５の平面光波回路（ＰＬ
Ｃ）１０１を製造するための製造方法を示す複数の工程
を示す縦断面図である。これらの従来例は、例えば、上
述の従来技術文献１において開示されている。

【０００４】図２５のＰＬＣ１０１は次のようにして構
成される。図２５において、ＳｉＯ ₂又はＳｉなどの基
板１４上に光を伝搬するためのコア１５が形成され、コ
ア１５の周囲にクラッド１６が形成される。コア１５及
びクラッド１６はＳｉＯ₂を主成分とする材料で構成さ
れるが、コア１５の内部に光を閉じ込めるために、コア
１５はクラッド１６より屈折率が大きくなるように、コ
ア１５にはＧｅなどの元素が添加される。また、コア１
５とクラッド１６には成膜特性や温度特性など様々な特
性に合わせ、その他の元素が添加されることもある。

【０００５】また、基板１４がＳｉのようにコア１５よ
り屈折率が大きな材料のときには、図３３の従来例２の
ように基板１４とコア１５の間にバッファ層１７が設け
られる。バッファ層１７はアンダークラッドとも呼ば
れ、その場合クラッド１６はオーバークラッドと呼ばれ
る。

【０００６】このように、コア１５は、コア１５よりも
屈折率が小さいクラッド１６に周囲を囲まれた構造であ
るため、光は光ファイバと同様の原理でコア１５に沿っ
て伝搬する。このような光ファイバをはじめとするコア
１５とクラッド１６で構成された光（光波）を伝搬する
ための導波路が光導波路で、基板上に任意のパターンの
光導波路を形成したものがＰＬＣ１０１である。

【０００７】次いで、図２６乃至図３２を参照してＰＬ
Ｃ１０１の製造プロセスについて説明する。なお、図２
６乃至図３２の製造プロセスでは、ＳｉＯ₂基板のよう
にコア１５と基板１６の間にバッファ層１７を設けない
場合について示したが、Ｓｉ基板のようにコア１５と基
板１４の間にバッファ層１７を設ける場合は、コア膜形
成前にバッファ層１７を形成する成膜プロセスが増え
る。また、図２６乃至図３２に示す成膜プロセス、エッ
チングプロセスには、それぞれ公知のＣＶＤ法、ＦＨＤ
法、電子ビーム蒸着法など様々な成膜プロセスを各段階
で使用することが可能であり、さらに湿式・乾式など様
々なエッチングプロセスを使用することが可能である。

【０００８】まず、図２６に示すように、基板１４上に
コア膜１５を成膜プロセスにより形成する。コア膜１５
の膜厚は数μｍ乃至１０μｍ程度で、ＰＬＣ１０１に接
続されるシングルモードファイバや分散シフトファイバ
など各種光ファイバとの結合損失が小さくなるように設
計される。次いで、図２７に示すように、メタル膜１８
をスパッタなどの方法で形成し、その後、図２８に示す
ように、所望の光導波路パターンのマスクパターンによ
りレジストパターン１９を形成する。そして、図２９及
び図３０に示すように、メタル膜１８及びコア膜１５を
公知のＲＩＥ法などのエッチングプロセスによりエッチ
ングし、所望の光導波路パターンのコア１５が基板１４
の上に形成される。次いで、図３１に示すように、成膜
プロセスによりクラッド膜１６を形成する。ここで、ク
ラッド膜１６の膜厚は数１０μｍ程度で、コア１５を伝
搬する光が外部（空気）に結合され損失とならないよう
に設計される。その後、図３２に示すように、複数のＰ
ＬＣ１０１が形成されたウエハ６０を、ダイシングソー
６１などでカッティングすることにより、各ＰＬＣ１０
１が得られる。

【０００９】このような製造プロセスにより製造された
ＰＬＣ１０１の応用例として、２×Ｎスプリッタ、波長
無依存形カプラ、アレー光導波路型光合分波器（Arraye
d-Waveguide Grating；以下、ＡＷＧという。）、合波
分波フィルタ（Ａｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタ）、光スイッ
チなどの光デバイスが、例えば上述の従来技術文献１に
おいて開示されている。これらは光導波路のマスクパタ
ーンを変えることにより同一の製造プロセスで得ること
ができるが、合波分波フィルタではさらにグレーティン
グを形成するプロセスが必要になる。

【００１０】従来例３．図３４は、従来例３の平面光波
回路（ＰＬＣ）１０４である合波分波フィルタ１０３の
構成を示す平面図であり、図３５は、図３４の合波分波
フィルタ１０３においてグレーティングを形成するため
の方法を示す縦断面図である。この従来例３は、例えば
上述の従来技術文献１において開示されている。

【００１１】図３４の合波分波フィルタ１０３は次のよ
うに構成される。図３４において、ＰＬＣ１０４に、２
本の光導波路２ａ，２ｂからなるマッハツェンダー（Ma
ch-Zehnder）光導波路２を形成する。マッハツェンダー
光導波路２の一端には入力ポート３ａとドロップ（Ｄｒ
ｏｐ）ポート３ｂが、他端には出力ポート３ｃと加算
（Ａｄｄ）ポート３ｄが設けられている。また、マッハ
ツェンダー光導波路２の２本の光導波路２ａ，２ｂがそ
の途中で２ヶ所互いに数μｍの距離に接近して３ｄＢカ
プラ４ａ，４ｂを構成している。３ｄＢカプラ４ａ，４
ｂは、２本の光導波路２ａ，２ｂが互いに近接するよう
に形成されると、それぞれの伝搬モードが結合し、一方
の光導波路を伝搬する光（光波）が他方の光導波路に分
波される現象を利用した光カプラで、分波の割合は互い
の光導波路の距離と、接近している光導波路の光路長に
より決まる。３ｄＢカプラ４ａ，４ｂは分波の割合が５
０％（−３ｄＢ）になるように設計した光カプラであ
る。なお、光路長とは物理的な距離とは異なり、媒質を
伝搬する光の速度がその波長の屈折率に反比例して遅く
なることを考慮した距離で、物理長の屈折率倍として表
される。２ヶ所の３ｄＢカプラ４ａ，４ｂで挟まれた２
本の光導波路２ａ，２ｂのアーム（マッハツェンダー干
渉計のアームに相当する。）にはそれぞれ、屈折率を特
定のピッチで変化させたグレーティング５ａ，５ｂが形
成されている。

【００１２】次いで、グレーティング５ａ，５ｂの形成
方法について説明する。図３５に示すように、光導波路
２ａ，２ｂを形成したＰＬＣ１０４上に位相マスク６を
設置し、位相マスクを介してＰＬＣ１０４に向けて紫外
光７を照射することで、グレーティング５は形成され
る。これは、Ｇｅが添加された光導波路に紫外光を照射
すると屈折率が増加する現象を利用したもので、Ｇｅ以
外にもＰ，Ｂ，Ｓｎ，Ｃｅなどを添加した場合において
も同様の現象が起こる。紫外光にはＫｒＦレーザの紫外
光（波長２４８ｎｍ）、Ａｒレーザの第２高調波（波長
２４４ｎｍ）、Ｎｄ：ＹＡＧ（第４高調波）レーザの紫
外光（波長２６６ｎｍ）、ＡｒＦレーザの紫外光（波長
１９３ｎｍ）などが使用される。

【００１３】位相マスク６に照射された紫外光７は回折
され、±１次の回折光がＰＬＣ１０４の上に紫外光７の
干渉縞を形成し、干渉縞の強度分布に応じて光導波路２
ａ，２ｂの屈折率が増加し、屈折率分布に「山」と
「谷」が生じ、グレーティング５ａ，５ｂが形成され
る。すなわち、位相マスク６全体に一様に紫外光７を照
射しても、光導波路２上では干渉縞の「山」の部分にし
か紫外光が照射されないので、紫外光は光導波路２ａ，
２ｂ全体には照射されない。このように、屈折率分布の
「山」と「谷」が形成されることを屈折率変調といい、
屈折率分布の「山」と「山」の間隔をグレーティングピ
ッチという。位相マスク６は使用する波長により±１次
光が最大になり、０次光（位相マスク６を直進して透過
する光）が最小になるように設計される。なお、厳密に
言えば０次光の透過率は０％ではないので、光導波路２
の全体に紫外光が照射されることになるが、０次光の透
過率はせいぜい数％以下であるので無視しても差し支え
ない。すなわち、０次光の透過率が数％であっても光導
波路２上に照射される０次光の強度は、±１次光の干渉
縞の強度に比べ十分小さいため、光導波路２上には干渉
縞の「山」の部分のみ紫外光７が照射されるとしても問
題ない。１．５５μｍ帯の光通信システム用ではグレー
ティングピッチはおよそ０．５μｍ程度で形成される。

【００１４】このようなグレーティングの形成プロセス
は光導波路に光ファイバケーブルを用いたファイバグレ
ーティングにおいても使用されている。また、屈折率変
調の強度はグレーティングの長さ方向に対して一様な場
合だけでなく、ガウス分布型、Ｔａｎｈ分布型など所望
の特性に合わせた屈折率変調強度分布も多く用いられて
いる。このように、グレーティングの長さ方向に所定の
屈折率変調強度分布を設けることをアポダイゼーション
といい、所定の屈折率変調強度分布を設けたグレーティ
ングをアポダイズグレーティングという。

【００１５】次いで、図３４に図示した従来例３に係る
合波分波フィルタ１０３の動作について説明する。合波
分波フィルタ１０３は主に、波長分割多重方式（Wavele
ngthDivision Multiplexing；以下、ＷＤＭという。）
光通信システムに使用される。入力ポート３ａには複数
の波長の光（λ₁，λ₂，…，λ_n）が入力される。入力
ポート３ａより入力された光は３ｄＢカプラ４ａにより
２本のアームに５０％ずつの２つの光に分波され、合波
分波フィルタ１０３のグレーティング５ａ，５ｂに到達
する。合波分波フィルタ１０３のグレーティングピッチ
をΛとし、グレーティング５ａ，５ｂの等価屈折率をＮ
_effとすると、グレーティング５ａ，５ｂにより反射さ
れる光の波長λ_B（ブラッグ波長）は、λ_B＝２・Ｎ_eff
・Λで表わされるために、例えばλ₁＝λ_Bのとき、波長
λ₁の光のみが反射され、２本のアームを伝搬する波長
λ₁の光は再び３ｄＢカプラ４ａに到達し、３ｄＢカプ
ラ４ａで合波された後、ドロップ（Ｄｒｏｐ）ポート３
ｂに出力される。一方、２本のアームを伝搬する波長λ
₁以外の光（λ₂，…，λ_n）はグレーティング５ａ，５
ｂを透過し、もう一方の３ｄＢカプラ４ｂで合波された
後、出力ポート３ｄに出力される。

【００１６】また、加算（Ａｄｄ）ポート３ｃより波長
λ₁の光を入力すると、３ｄＢカプラ４ｂで５０％ずつ
の２つの光に分波され、上述の方向とは逆の方向に伝搬
しグレーティング５ａ，５ｂに到達する。グレーティン
グ５ａ，５ｂに到達した波長λ ₁の光は反射され、グレ
ーティング５ａ，５ｂを透過した他の波長の光（λ₂，
…，λ_n）と同じ方向に伝搬し、３ｄＢカプラ４ｂで合
波され出力ポート３ｄより出力される。なお、等価屈折
率Ｎ_effとはコアとクラッドの屈折率の相互効果による
等価的な屈折率で、実効屈折率とも呼ばれる。

【００１７】このように、グレーティング５ａ，５ｂは
特定の波長の光を反射することができるため、合波分波
フィルタ１０３の入力ポート３ａとドロップ（Ｄｒｏ
ｐ）ポート３ｂだけを使用したり、あるいは光ファイバ
ケーブルのような直線の光導波路にグレーティングを形
成し、光サーキュレータと組み合わせて使用することで
帯域通過フィルタとすることもできる。さらに、グレー
ティングピッチΛ又はグレーティングの等価屈折率Ｎ
_effを伝搬方向で変化させて、グレーティングの位置に
よりブラッグ波長λ_Bを変化したチャープドグレーティ
ングを形成することで、分散補償器や分散スロープ補償
器などの光等化器を得ることもできる。このような光導
波路にグレーティングを形成した光デバイスをグレーテ
ィングデバイスと呼ぶ。

【００１８】さて、このようにＰＬＣは様々な用途に応
用され有益な光デバイスであるが、複屈折が大きく偏波
依存性を生じるという問題点を有する。複屈折の主な原
因は基板に対して垂直・水平方向で応力分布が異なるこ
とによるもので、成膜ストレスなど製造プロセス上によ
るところが大きい。複屈折とは光のＴＥ成分とＴＭ成分
で屈折率が異なることで、複屈折の大きさはＴＥ成分と
ＴＭ成分の屈折率の差で表される。

【００１９】ＰＬＣに複屈折があると以下のような問題
点が生じる。光カプラやＡＷＧ、光スイッチ、グレーテ
ィングデバイスなどでは、等価屈折率により光の分岐比
（例えば、３ｄＢカプラでは−３ｄＢ）、合波・分波、
ＯＮ−ＯＦＦ、反射波長などを制御するため、ＴＥ成分
とＴＭ成分で屈折率が異なると、偏光状態により分岐
比、合分波波長、消光比、動作波長などが異なるといっ
た問題点が生じる。また、偏波依存損失（Polarization
Dependent Loss；以下、ＰＤＬという。）や偏波モー
ド分散（Polarization Mode Dispersion；以下、ＰＭＤ
という。）が大きくなるといった問題点が生じる。この
ように複屈折により偏光状態で特性に差が生じることを
偏波依存性と呼ぶ。ＰＤＬやＰＭＤは小さいことが要求
され、特に近年さかんに研究開発が行われている大容量
光伝送方式では問題となる。製造プロセスの改善や光導
波路構造の設計によりＰＬＣの複屈折を低減する検討が
種々なされているが、複屈折を完全に無くすことは困難
である。

【００２０】従来例４．一方、ＰＬＣにＡｒＦレーザの
紫外光（波長１９３ｎｍ）を用いてグレーティングを形
成すると複屈折が低減したという研究報告が、従来技術
文献２「Ｊ．Ａｌｂｅｒｔ ｅｔ ａｌ．，“ＥＬＥＣ
ＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ”，Ｖｏｌ．３４，Ｎ
ｏ．５，ｐｐ．４８５−４８６，１９９８年３月１８
日」において開示されている。

【００２１】図３６及び図３７は、この従来技術文献２
において示された実験結果であって、図３６は、従来例
４の平面光波回路（ＰＬＣ）におけるＡｒＦレーザの紫
外光の照射時間に対する透過係数の特性を示すグラフで
あり、図３７は、従来例４の平面光波回路（ＰＬＣ）に
おける正規化された透過係数の波長特性を示すグラフで
ある。ここで、グレーティングの形成には位相マスクを
使用しており、先述したグレーティング形成プロセスと
同様の方法であることが記述されている。

【００２２】図３６は、ＡｒＦレーザの紫外光を照射し
ながらＴＥ光及びＴＭ光の透過スペクトルを測定したも
ので、図３７は複屈折が低減されたグレーティングデバ
イスのＴＥ光とＴＭ光の透過スペクトルを示したもので
ある。図３６から明らかなように、ＡｒＦレーザの紫外
光照射によるグレーティング形成当初のブラッグ波長
は、ＴＭ光では約１５４８．４ｎｍ、ＴＥ光では約１５
４８．６ｎｍであり、ブラッグ波長の偏波依存性が０．
２ｎｍ生じているが、ＡｒＦレーザの紫外光照射による
グレーティング形成１８分後には偏波依存性は無くなっ
ている。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上記ＡｒＦレーザの紫
外光を用いてグレーティングを形成し、複屈折を低減す
る方法は有効な方法であるが、光カプラ、ＡＷＧ、光ス
イッチなどグレーティングデバイス以外のＰＬＣではグ
レーティングを形成しないために、適用できないという
問題点があった。

【００２４】一方、グレーティングデバイスにおいて
は、反射スペクトルの帯域幅は屈折率変調の大きさに依
存し、屈折率変調の大きさは照射する紫外光のエネルギ
ー総量を制御することで行うが、複屈折を無くすために
必要なＡｒＦ紫外光の照射エネルギー総量は一律に決ま
ってしまうため、システムの仕様に合わせた帯域幅を得
ることが困難であるという問題点があった。

【００２５】さらに、ＡｒＦレーザはＫｒＦレーザや他
のレーザに比較して、レーザビームの安定性が良くない
ため特性の良いグレーティングを形成することが困難で
あるという問題点があった。

【００２６】またさらに、グレーティングは紫外光の干
渉縞により形成するので、紫外光源にランプなど安価な
インコヒーレント光源を用いることができず、コヒーレ
ント光源であるレーザしか使用することができず紫外光
源を自由に選ぶことができないという問題点があった。

【００２７】本発明の第１の目的は以上の問題点を解決
し、光導波路装置の実質的に全体における複屈折を、従
来例に比較して容易に、低減又は増大させるように制御
することができる光導波路装置の複屈折制御方法並び
に、当該複屈折制御方法を用いて複屈折が制御された光
導波路装置及びグレーティングデバイスを提供すること
にある。

【００２８】また、本発明の第２の目的は以上の問題点
を解決し、帯域幅などの機能部の特性を自由に設計する
ことができ、もしくは良好な特性を有する機能部を有す
るように、光導波路装置の複屈折を低減するように制御
することができる光導波路装置の複屈折制御方法並び
に、当該複屈折制御方法を用いて複屈折が制御された光
導波路装置及びグレーティングデバイスを提供すること
にある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本願の第１の発明に係る
光導波路の複屈折制御方法は、光導波路装置の平面光波
回路に形成された光導波路の実質的に全体に紫外光を照
射することにより、上記光導波路の複屈折を低減又は増
大させるように制御するステップを含むことを特徴とす
る。

【００３０】また、本願の第２の発明に係る光導波路の
複屈折制御方法は、光ファイバケーブルである光導波路
の実質的に全体に紫外光を照射することにより、上記光
導波路の複屈折を増大させるように制御するステップを
含むことを特徴とする。

【００３１】上記光導波路の複屈折制御方法において、
好ましくは、上記制御するステップの後に、上記光導波
路の一部に第１のグレーティングを形成するステップを
さらに含むことを特徴とする。

【００３２】また、上記光導波路の複屈折制御方法にお
いて、好ましくは、上記制御するステップの前に、上記
光導波路の一部に別の紫外光を照射することにより第２
のグレーティングを形成するステップをさらに含むこと
を特徴とする。

【００３３】さらに、上記光導波路の複屈折制御方法に
おいて、上記制御するステップは、好ましくは、上記光
導波路の偏波特性を測定し、上記測定された偏波特性に
基づいて上記紫外光の照射量を調整することを特徴とす
る。

【００３４】また、上記光導波路の複屈折制御方法にお
いて、上記制御するステップは、好ましくは、上記光導
波路の複屈折を５×１０^-5以下に低減させるように制御
し、もしくは上記光導波路の複屈折を２．５×１０^-4以
上に増大させるように制御することを特徴とする。

【００３５】さらに、上記光導波路の複屈折制御方法に
おいて、上記制御するステップにおける紫外光の波長
は、好ましくは、１６２ｎｍ乃至２３０ｎｍであること
を特徴とする。

【００３６】またさらに、上記光導波路の複屈折制御方
法において、上記第２のグレーティングを形成するステ
ップにおける別の紫外光の波長は、好ましくは、２３０
ｎｍ乃至３８０ｎｍであることを特徴とする。

【００３７】またさらに、上記光導波路の複屈折制御方
法において、好ましくは、上記光導波路に、水素と重水
素のうちの少なくとも一方を添加するステップをさらに
含むことを特徴とする。

【００３８】本願の第３の発明に係る光導波路装置は、
光導波路を備えた光導波路装置において、上記光導波路
は、上記光導波路装置の複屈折制御方法によって制御さ
れた複屈折を有することを特徴とする。

【００３９】また、本願の第４の発明に係るグレーティ
ングデバイスは、上記光導波路装置において、上記光導
波路は屈折率変調が形成されたグレーティングを備えた
ことを特徴とする。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施の形態について説明する。

【００４１】実施の形態１．図１は、本発明に係る実施
の形態１の平面光波回路（ＰＬＣ）１である合波分波フ
ィルタの構成を示す平面図である。

【００４２】ＰＬＣ１である合波分波フィルタは以下の
ように構成される。図１において、合波分波フィルタ
は、ＳｉやＳｉＯ₂の基板１４上にＣＶＤ法などの成膜
プロセスとＲＩＥ法などのエッチングプロセスにより、
２本の光導波路２ａ，２ｂからなるマッハツェンダー光
導波路２が形成されており、マッハツェンダー光導波路
２の片端には、入力ポート３ａとドロップ（Ｄｒｏｐ）
ポート３ｂの２個のポートがあり、もう一方の片端に
は、加算（Ａｄｄ）ポート３ｃと出力ポート３ｄの２個
のポートがあり、これら４個のポート３ａ，３ｂ，３
ｃ，３ｄには図示していないが光ファイバコネクタが取
りつけられている。マッハツェンダー光導波路２には、
２本の光導波路２ａ，２ｂが互いに伝搬モードの結合が
生じるように近接して形成されてなる２個の３ｄＢカプ
ラ４ａ，４ｂがあり、２個の３ｄＢカプラ４ａ，４ｂで
挟まれた２本の光導波路２ａ，２ｂのアームにそれぞ
れ、屈折率変調を形成したグレーティング５ａ，５ｂが
形成されている。

【００４３】図２乃至図６は、図１の合波分波フィルタ
を製造するための製造方法における複数の工程を示す合
波分波フィルタの平面図である。以下、図２乃至図６を
参照して製造工程について説明する。

【００４４】まず、図２に示すように、２本の光導波路
２ａ，２ｂからなるマッハツェンダー光導波路２のパタ
ーンを形成したＰＬＣ１が、成膜プロセスとエッチング
プロセスにより得られる。なお、本実施の形態ではＰＬ
Ｃ１に１つのマッハツェンダー光導波路２を形成した場
合について述べるが、マッハツェンダー光導波路２の２
本の光導波路２ａ，２ｂの間隔は数１００μｍ以下なの
で、１つのＰＬＣ１に設計値の異なるマッハツェンダー
光導波路２を複数形成し、最も特性の良いマッハツェン
ダー光導波路２の各ポート３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに光
ファイバコネクタ（図示せず。）を接続して使用する場
合が多い。

【００４５】このようにして得られたＰＬＣ１は数１０
〜数１００気圧程度の水素又は重水素中に２週間程度放
置し、ＰＬＣ１の内部に水素又は重水素が添加される。
このような水素や重水素を添加する処理は高圧水素処理
と呼ばれ、紫外光照射に対する屈折率変化を敏感にする
ことができるため、短時間にグレーティング５ａ，５ｂ
を形成することができる。高圧水素処理を２週間程度行
った後、ＰＬＣ１を大気中に取り出しグレーティング５
ａ，５ｂの形成を行う。高圧水素処理後ＰＬＣ１を大気
中に取りだし放置しておくと、ＰＬＣ１の内部に添加さ
れた水素や重水素は徐々にＰＬＣ１から外部に抜けてい
くが、室温３０℃程度の大気中に放置しておいても３日
程度は水素や重水素を添加した効果が保たれる。

【００４６】次いで、図３に示すように、３ｄＢカプラ
４ａ，４ｂに挟まれた、マッハツェンダー光導波路２の
中央部の２本のアーム部（機能部であるグレーティング
５ａ，５ｂを形成する部分）の実質的に全体を覆うよう
に、位相マスク６を設置し、位相マスク６を介して２本
のアーム部に対してＫｒＦレーザの紫外光（波長２４８
ｎｍ）７を照射することにより、屈折率変調を形成して
グレーティング５ａ，５ｂを形成する。これにより、図
４に示すように、３ｄＢカプラ４ａ，４ｂに挟まれた、
マッハツェンダー光導波路２の中央部の２本のアーム部
に、当該ＰＬＣ１の機能部であるグレーティング５ａ，
５ｂが形成され、ＰＬＣ１において合波分波フィルタが
得られる。なお、この段階ではＰＬＣ１の製造時の応力
分布による複屈折のため、偏波依存性が大きい合波分波
フィルタである。

【００４７】次いで、図５に示すように、グレーティン
グ５ａ，５ｂが形成されたマッハツェンダー光導波路２
の入力ポート３ａとドロップ（Ｄｒｏｐ）ポート３ｂに
光ファイバコネクタ（図示せず。）を接続し、入力ポー
ト３ａに光を入力する。この光の光源８にはエルビウム
添加ファイバアンプ（Erbium-Doped Fiber Amplifier：
ＥＤＦＡ）などが適しており、その光は、光ファイバケ
ーブル７１、偏波コントローラ９、光ファイバケーブル
７２を介して入力ポート３ａに入力される。２つのグレ
ーティング５ａ，５ｂの反射信号はドロップ（Ｄｒｏ
ｐ）ポート３ｂから出力され、その反射信号のスペクト
ラムは、光ファイバケーブル７３を介して接続されたス
ペクトルアナライザ１０などで測定される。ここで、偏
波コントローラ９により、入力光をＴＥ光とＴＭ光に順
次コントロールし、グレーティング５ａ，５ｂからの反
射スペクトルをスペクトルアナライザ１０で測定するこ
とにより、偏波依存性を含む偏波特性を測定することが
できる。

【００４８】なお、光ファイバコネクタはグレーティン
グ形成前に接続してもよく、また、加算（Ａｄｄ）ポー
ト３ｃと出力ポート３ｄに接続してもよい。また、光フ
ァイバコネクタは、入力ポート３ａと出力ポート３ｄに
接続し、グレーティング５の透過スペクトルを測定して
もよい。さらに、ＰＭＤなど偏波に依存した他の特性を
測定してもよい。ＰＬＣ１に複屈折（すなわち、偏波依
存性）がある場合、偏波の違いにより反射スペクトルや
透過スペクトルの波長が異なる。そこで、ＰＬＣ１の実
質的に全体にＡｒＦレーザの紫外光（波長１９３ｎｍ）
１１を一様に照射する。ＡｒＦレーザの紫外光１１はＳ
ｉＯ₂で吸収されるため、光導波路２ａ，２ｂのコアの
深さ方向（すなわち、基板１４の厚さ方向）に紫外光の
エネルギー分布が生じる。屈折率は紫外光のエネルギー
に応じて増加するため、基板１４の厚さ方向では屈折率
分布が生じるが、基板１４に水平な方向（厚さ方向とは
直交する方向）では屈折率分布は生じない。偏波コント
ローラ９で偏波をＴＥ光とＴＭ光に順次コントロールし
ながら、ＡｒＦレーザの紫外光１１を照射すると、次第
にＴＥ光とＴＭ光のスペクトルが近づき偏波依存性が小
さくなるのが測定される。このようにして、ＴＥ光とＴ
Ｍ光の測定から偏波依存性が十分小さくなったらＡｒＦ
レーザの紫外光１１の照射を止める。このようにして、
図６に示すように、偏波依存性すなわち複屈折を十分小
さくしたＰＬＣ１である合波分波フィルタが得られる。
なお、ＡｒＦレーザの紫外光１１を直接的に、ＰＬＣ１
の実質的に全体に照射しており、ＰＬＣ１上に形成され
た光導波路２ａ，２ｂの実質的に全体に照射される。す
なわち、図３に示すように、位相マスク６を介して紫外
光７を照射した場合には、干渉縞に応じて紫外光７が照
射されるために、光導波路２ａ，２ｂの全体には照射さ
れないが、ここで述べたＡｒＦレーザの紫外光１１は光
導波路２ａ，２ｂの実質的全体に照射される。

【００４９】図７は、水素を添加したときの図１の合波
分波フィルタにおけるＡｒＦレーザの紫外光１１の照射
前後の反射係数の波長特性（反射スペクトラム）を示す
グラフである。なお、ＡｒＦレーザの紫外光１１の照射
は高圧水素処理から取り出して３日以内に行った。図７
から明らかなように、ＡｒＦレーザの紫外光１１の照射
前はＴＥ光とＴＭ光で約０．１８ｎｍの偏波依存性が存
在していたが、ＡｒＦレーザの紫外光１１の照射後に
は、ＴＥ光とＴＭ光で偏波依存性はほとんど無くなって
おり複屈折が十分小さくなっていることが分かる。図７
の反射スペクトルの偏波依存性から複屈折の大きさを計
算すると、ＡｒＦレーザの紫外光１１の照射前は約１．
７×１０^-4であるが、ＡｒＦレーザの紫外光１１の照射
後は約５×１０^-5以下になっている。例えば１．５５μ
ｍ帯の光信号を反射する合波分波フィルタの場合、実用
上問題の無い動作波長の偏波依存性は０．０５ｎｍ以下
である。反射スペクトルの中心波長すなわちブラッグ波
長λ_Bは、等価屈折率をＮ_effとし、グレーティングピッ
チをΛとすると、λ_B＝２・Ｎ_eff・Λで表されるため、
複屈折が５×１０^-5でブラッグ波長の偏波依存性は約
０．０５ｎｍとなるため、複屈折を５×１０^-5以下とす
ると実用上問題の無いＰＬＣ１が得られる。

【００５０】また、図７から明らかなように、ＡｒＦレ
ーザの紫外光１１の照射により反射スペクトルの帯域幅
が広がっていることが分かる。すなわち、ＡｒＦレーザ
の紫外光１１をＰＬＣ１の実質的に全体に一様に照射し
た場合も、予め形成した屈折率変調が強くなっているこ
とが分かる。このため、ＡｒＦレーザの紫外光１１の照
射後の反射スペクトルを所望の特性とするためには、予
めＡｒＦレーザの紫外光１１の照射による特性変化を考
慮してＰＬＣ１や位相マスク６の設計、及びＫｒＦレー
ザの紫外光７及び１１の照射エネルギーの制御などを行
う必要があるが、数回の試作を行ない条件を最適化すれ
ば、所望の特性を得ることが簡単に行えるようになるの
で、大量生産などでは問題にならない。また、条件が最
適化されれば、マッハツェンダー光導波路２に光ファイ
バコネクタを接続しグレーティングの反射スペクトルや
透過スペクトルを測定しなくても、同一条件で作製する
ことにより簡単に特性の揃ったものが得られるため、大
量生産時のコストを低減することができる。すなわち、
図５に図示した、紫外光１１を照射しながら偏波特性を
モニタリングするプロセスは、紫外光１１の強度や照射
時間を最適化条件を予め決定しておくことにより省略す
ることが可能である。

【００５１】本実施の形態では、複屈折を低減させるた
めの紫外光源としてＡｒＦレーザ（波長１９３ｎｍ）を
使用したが、本発明は紫外光源に限定されない。例え
ば、ＫｒＦレーザの紫外光（波長２４８ｎｍ）を照射し
た場合にも、ＡｒＦレーザに比較して照射時間を約１５
倍以上とすることで複屈折を５×１０^-5以下とすること
ができた。また、レーザ以外の光源としてＸｅの誘電体
バリア放電型エキシマランプ（波長１７０〜１９０ｎ
ｍ）を使用した場合においても同様に複屈折を５×１０
^-5以下とすることができた。先述したように複屈折の低
減は紫外光がＳｉＯ ₂に吸収されるため、基板１４の厚
さ方向で紫外光の照射エネルギー分布が異なり、屈折率
変化が基板４の厚さ方向で異なることによるものであ
る。

【００５２】図８は、ＰＬＣ１などの光導波路装置に用
いられる石英（ＳｉＯ₂）の波長と透過率の関係を示す
グラフである。図８から明らかなように、波長２３０〜
３８０ｎｍの紫外光では透過率は約９５％で吸収率は５
％と小さいが、波長が２３０ｎｍより短かくなるに従っ
て透過率は減少しはじめ、１６２ｎｍ近辺で透過率が０
％、すなわち吸収は１００％となっている。このことよ
り、図８に示した１６２〜３８０ｎｍの紫外光を照射す
ることにより複屈折を低減させることができることが分
かる。より好ましくは、吸収率が大きい波長１６２〜２
３０ｎｍの紫外光を使用した方が短時間に複屈折を低減
させることができる。さらに好ましくは、特に、吸収率
が大きい波長１６２〜２００ｎｍの真空紫外光を使用し
た方がより短時間に複屈折を低減することができる。こ
のような波長の光源としてはＡｒＦレーザのほかに、Ａ
ｒＣｌ（波長１６５〜１９０ｎｍ）、Ｘｅ₂（波長１７
０〜１９０ｎｍ）、Ｈｇ（波長１８５ｎｍ）、Ｄ₂（波
長１５０〜２５０ｎｍ）、ＫｒＣｌ（波長２００〜２４
０ｎｍ）を使用したレーザやランプあるいはＮｄ：ＹＡ
Ｇレーザの第５高調波（波長２１３ｎｍ）などがある。
このように光導波路２ａ，２ｂの実質的にほぼ全体に紫
外光を照射して複屈折を制御する方法は、グレーティン
グの形成のように光の干渉縞を利用しないため、コヒー
レント光とインコヒーレント光のどちらでも利用可能で
あり光源選択の自由度が大きいという利点がある。

【００５３】実施の形態２．図９は、本発明に係る実施
の形態２の平面光波回路（ＰＬＣ）１ａである合波分波
フィルタの構成を示す平面図であり、図９において図１
と同様のものについては同一の符号を付している。この
実施の形態では、実施の形態１に比較して、ＡｒＦレー
ザの紫外光１１を光導波路２ａ，２ｂの実質的全体に照
射した後、グレーティング５ａ，５ｂを形成することを
特徴としている。

【００５４】図９に示すＰＬＣ１ａである合波分波フィ
ルタは以下のように構成される。図９において、合波分
波フィルタは、ＳｉやＳｉＯ₂の基板上にＣＶＤ法など
の成膜プロセスとＲＩＥ法などのエッチングプロセスに
より、２本の光導波路２ａ，２ｂからなるマッハツェン
ダー光導波路２のほかにモニタ用の直線形状の光導波路
２ｃが形成される。マッハツェンダー光導波路２の片端
には、入力ポート３ａとドロップ（Ｄｒｏｐ）ポート３
ｂの２個のポートがあり、もう一方の片端には、加算
（Ａｄｄ）ポート３ｃと出力ポート３ｄの２個のポート
があり、これら４個のポート３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに
は図示していないが光ファイバコネクタが取りつけられ
ている。マッハツェンダー光導波路２には、２個の３ｄ
Ｂカプラ４ａ，４ｂが形成され、２個の３ｄＢカプラ４
ａ，４ｂで挟まれた２本の光導波路２ａ，２ｂのアーム
部に、屈折率変調を形成したグレーティング５ａ，５ｂ
が設けられている。

【００５５】一方、モニタ用の直線形状の光導波路２ｃ
には、屈折率変調を形成したモニタ用グレーティング５
ｃが設けられている。モニタ用ポート３ｅ，３ｆには光
ファイバコネクタが取りつけられていてもよいが、取り
つけられていなくてもよい。すなわち、この実施の形態
に係るＰＬＣ１ａである合波分波フィルタはマッハツェ
ンダー光導波路２のみで動作させることができる。

【００５６】図１０乃至図１４は、図９の合波分波フィ
ルタを製造するための製造方法における複数の工程を示
す合波分波フィルタの平面図である。以下、図１０乃至
図１４を参照して、図９の合波分波フィルタの製造方法
について説明する。

【００５７】まず、図１０に示すように、上記光導波路
２ａ，２ｂ，２ｃからなる所定の光導波路パターンを形
成したＰＬＣ１ａが成膜プロセスとエッチングプロセス
により得られる。次いで、図１１に示すように、モニタ
用の直線形状の光導波路２ｃの一部に、位相マスク６を
設置し、位相マスク６を介して当該光導波路２ｃの一部
に対してＫｒＦレーザの紫外光（２４８ｎｍ）７ａを照
射して屈折率変調を形成したグレーティング５ｃを形成
する。

【００５８】次いで、図１２に示すように、モニタ用の
直線形状の光導波路２ｃのモニタ用ポート３ｅに光サー
キュレータ１２を介して光源８からの光を入力する。光
源８からの光は、光ファイバケーブル７１、偏波コント
ローラ９、及び光ファイバケーブル７２を介して光サー
キュレータ１２の第１の端子１２ａに入力された後、そ
の第１の端子から当該光サーキュレータ１２を介してそ
の第２の端子１２ｂから出力される。光サーキュレータ
１２の第２の端子１２ｂから出力される光はモニタ用テ
ストポート３ｅを介して光導波路２ｃのグレーティング
５ｃに到達し、所定のスペクトラム成分の信号は当該グ
レーティング５ｃにより反射されてモニタ用テストポー
ト３ｅから再び光サーキュレータ１２の第２の端子１２
ｂに入力される。そして、光サーキュレータ１２の第２
の端子１２ｂに入力された光は光サーキュレータ１２を
介して第３の端子１２ｃから出力され、この出力反射光
は、スペクトルアナライザ１０などで測定される。

【００５９】ここで、偏波コントローラ９により入力光
をＴＥ光及びＴＭ光に順次コントロールし、偏波依存性
を含む偏波特性を測定することができる。偏波コントロ
ーラ９で光の偏波をＴＥ光とＴＭ光に順次コントロール
しながら、ＡｒＦレーザの紫外光１１ａを照射すると、
次第にＴＥ光とＴＭ光のスペクトルが近づき偏波依存性
が小さくなるのが測定される。このようにして、ＴＥ光
とＴＭ光の測定から偏波依存性が十分小さくなれば、Ａ
ｒＦレーザの紫外光１１ａの照射を停止する。これによ
り、偏波依存性が小さいマッハツェンダー光導波路２が
ＰＬＣ１ａに形成される。

【００６０】次いで、図１３に示すように、３ｄＢカプ
ラ４ａ，４ｂによって挟まれた、マッハツェンダー光導
波路２の中央部の２本のアーム部に位相マスク６を設置
し、位相マスク６を介して当該アーム部の実質的に全体
に、ＫｒＦレーザの紫外光（２４８ｎｍ）７を照射する
ことにより、２本のアーム部にグレーティング５ａ，５
ｂを形成する。ＫｒＦレーザの紫外光７は所望の特性が
得られるまで任意に照射することができる。これによ
り、図１４に示すように、マッハツェンダー光導波路２
の中央部のアーム部にグレーティング５ａ，５ｂを形成
した偏波依存性が小さいＰＬＣ１ａである合波分波フィ
ルタを得ることができる。

【００６１】上記実施の形態１では、マッハツェンダー
光導波路２の中央部の２本のアーム部に、ＫｒＦレーザ
光を照射してグレーティング５ａ，５ｂを形成した後、
ＡｒＦレーザの紫外光１１を照射して複屈折を低減した
が、本実施の形態２ではＡｒＦレーザの紫外光１１ａを
照射して複屈折を低減した後、マッハツェンダー光導波
路２の中央部の２本のアーム部に、ＫｒＦレーザの紫外
光７を照射してグレーティング５ａ，５ｂを形成してい
る。これにより以下のような特有の効果が得られる。図
６に示したように、上記実施の形態１のように形成した
グレーティング５ａ，５ｂにＡｒＦレーザの紫外光１１
を照射すると、グレーティング５ａ，５ｂの全体の等価
屈折率が増加し、さらに屈折率変調度も増大するため、
反射スペクトルの中心波長が長波長側にシフトし、さら
に反射スペクトルの帯域幅も増加する。また、屈折率変
調度の増大の割合が、グレーティング５ａ，５ｂの長さ
方向の屈折率変調強度分布に比例しないため、ＡｒＦレ
ーザの紫外光１１の照射後の屈折率変調強度分布が所望
の分布からずれた分布となり、反射スペクトルの形状が
劣化する。このような現象はより高精度な特性を得よう
とうする場合において問題となる。一方、本実施の形態
２のようにＡｒＦレーザの紫外光１１ａを照射して複屈
折を低減した後、ＫｒＦレーザの紫外光７を照射してグ
レーティング５ａ，５ｂを形成する場合は、中心波長の
シフトや反射スペクトルの帯域幅の広がりがない。さら
に、屈折率変調強度分布が後から変化することがないた
め、所望の屈折率変調強度分布が容易に得られる。この
ため、より高精度な特性を得ることができる。

【００６２】本実施の形態では、モニタ用グレーティン
グ５ｃの形成には、ＫｒＦレーザの紫外光（波長２４８
ｎｍ）７ａを使用したが、本発明は紫外光源に限定され
ない。グレーティング５ａ，５ｂを形成するためには、
ＰＬＣ１ａにおいて基板１４の厚さ方向で吸収が小さ
く、複屈折の変化が小さいことが望ましい。従って、上
記実施の形態１で上述したように、波長２３０ｎｍ以上
の紫外光が良く、具体的にはＫｒＦレーザ（波長２４８
ｎｍ）、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第４高調波（波長２６６
ｎｍ）、Ａｒレーザの第２高調波（波長２４４ｎｍ）な
どが適当である。またＡｒＦレーザなどの紫外光を照射
して複屈折を低減させた後に形成するグレーティングに
おいても同様に波長２３０ｎｍ以上の紫外光が良い。

【００６３】なお、本実施の形態ではマッハツェンダー
光導波路２のほかに直線形状の光導波路２ｃを設け、直
線形状の光導波路２ｃをモニタ用光導波路として用いた
が、本発明においては、モニタ用光導波路は直線形状の
光導波路に限るものではなく、他の形状のマッハツェン
ダー光導波路であってもよい。例えば、１個のＰＬＣ１
ａ内には通常複数のマッハツェンダー型光導波路２を形
成し、そのうち１個又は複数個をＰＬＣ１ａの合波分波
フィルタとして選択的に使用することが多いため、合波
分波フィルタとして使用しない他のマッハツェンダー光
導波路２をモニタ用光導波路２ｃとして用いてもよい。

【００６４】また、特にモニタ用光導波路２ｃを設けな
くても、合波分波フィルタとして用いるマッハツェンダ
ー光導波路２においてグレーティング５ａ，５ｂを形成
するアーム部を含めた一部に、モニタ用のグレーティン
グ５ｃを形成し、その後モニタ用のグレーティング５ｃ
の特性を測定しながらＡｒＦレーザの紫外光１１ａを照
射した後、合波分波フィルタ用のグレーティング５ｃを
形成してもよい。この場合、より好ましくは、モニタ用
グレーティング５ｃと合波分波フィルタ用グレーティン
グ５ａ，５ｂとは、グレーティングピッチが異なる方が
望ましい。すなわち、合波分波フィルタ用グレーティン
グ５ａ，５ｂのブラッグ波長λ_Bから十分離れた波長に
ブラッグ波長λ_Bを有するグレーティング５ｃをモニタ
用グレーティングとすると合波分波フィルタの特性は劣
化しない。

【００６５】なお、本実施の形態では、ＡｒＦレーザの
紫外光１１ａの照射前にモニタ用グレーティング５ｃを
形成し、モニタ用グレーティング５ｃの反射スペクトル
を測定しながらＡｒＦレーザの紫外光１１ａの照射量を
調整したが、本発明はこれに限らず、モニタ用グレーテ
ィング５ｃの透過スペクトルを測定しながらＡｒＦレー
ザの紫外光１１ａの照射量を調整してもよい。また、モ
ニタ用グレーティング５ｃのＰＭＤなど、偏波に依存し
た他の測定対象であってもよい。

【００６６】さらに、このような方法でＡｒＦレーザの
紫外光１１ａの照射条件を把握した後、同一製造条件の
ＰＬＣ１ａにモニタ用グレーティング５ｃを形成するこ
となく、ＡｒＦレーザの紫外光１１ａの照射を行い、そ
の後グレーティング５ａ，５ｂを形成してもよい。この
ような方法は大量生産時には製造プロセスを簡略化でき
低コスト化を図る上できわめて有効である。

【００６７】実施の形態３．図１５は、本発明に係る実
施の形態３の合波分波フィルタにおいて水素を添加しな
いときのＡｒＦレーザの紫外光の照射前後の反射係数の
波長特性を示すグラフである。上記実施の形態１ではＡ
ｒＦレーザの紫外光を高圧水素処理後３日以内に行った
場合、すなわちＰＬＣ１の内部に水素や重水素が添加さ
れている場合について述べたが、本実施の形態では水素
又は重水素が添加されていないことを特徴としており、
この場合の作用効果について以下に説明する。

【００６８】なお、水素や重水素が添加されていない場
合とは、ＰＬＣ１の作製後に全く高圧水素処理を行って
いない場合のほかに、高圧水素処理後十分時間が経過
し、ＰＬＣ１の内部から水素や重水素が抜けきった場合
や、高圧水素処理後８０℃以上の高温雰囲気などに放置
し、ＰＬＣ１の内部から水素や重水素を除去する加熱処
理を行った場合を含む。すなわち、水素や重水素添加に
より得られる効果が認められない場合は水素や重水素が
添加されていない場合に含む。なお、水素や重水素添加
により得られる効果は、水素と重水素で違いがないた
め、以下、単に水素とする。

【００６９】図７と図１５は、水素を添加したＰＬＣ１
である合波分波フィルタと、水素を添加していない合波
分波フィルタの、ＡｒＦレーザの紫外光１１の照射前後
のＴＥ光とＴＭ光の反射スペクトルを示したものであ
る。なお、水素を添加した合波分波フィルタは、マッハ
ツェンダー光導波路２を形成したＰＬＣ１を１２０気圧
の水素中に２週間放置した後大気中に取り出し、ＫｒＦ
レーザの紫外光によりグレーティングを形成した後、Ａ
ｒＦレーザの紫外光１１を照射したもので、ＡｒＦレー
ザの紫外光１１の照射は高圧水素処理から取り出して２
日目に行った。一方、水素を添加していない合波分波フ
ィルタは、マッハツェンダー光導波路２を形成したＰＬ
Ｃ１を１２０気圧の水素中に２週間放置した後大気中に
取り出し、ＫｒＦレーザの紫外光７によりグレーティン
グ５ａ，５ｂを形成した後、十分時間が経過した後Ａｒ
Ｆレーザの紫外光１１を照射したもので、ＡｒＦレーザ
の紫外光１１の照射は高圧水素処理から取り出して７０
日目に行った。なお、ＡｒＦレーザの紫外光１１の照射
前にこの合波分波フィルタの光導波路２ａ，２ｂの一部
にＫｒＦレーザの紫外光を照射して水素添加の効果が認
められないことは確認した。

【００７０】ＡｒＦレーザの紫外光照射条件は、ＡｒＦ
レーザの発振周波数を５０Ｈｚ、１パルスあたりのエネ
ルギー密度を１００ｍＪ／ｃｍ²一定とし、ＴＥ光とＴ
Ｍ光の反射スペクトルの中心波長が一致するまでグレー
ティング５ａ，５ｂの部分に一様に照射した。照射時間
はそれぞれ、水素を添加した合波分波フィルタは約５
分、水素を添加していない合波分波フィルタは約２５分
であった。

【００７１】図７及び図１５から明らかなように、水素
を添加した場合と添加していない場合を比較すると、反
射スペクトルの中心波長移動量は同程度であるが、反射
スペクトルの帯域幅の広がりは、水素を添加した場合の
方が少ないことが分かる。すなわち、水素を添加した方
が、ＡｒＦレーザの紫外光１１の照射による屈折率変調
の強まり方が小さい。屈折率変調の精度は合波分波フィ
ルタの反射スペクトルの帯域内リップルや帯域外減衰量
などの特性に敏感に影響するため、屈折率変調は位相マ
スク６などを用いたグレーティング５ａ，５ｂの形成プ
ロセスで形成しておく方が望ましく、複屈折を低減する
ための紫外光１１を照射するプロセスでは屈折率変調の
変化は小さい方が望ましい。従って、水素を添加した方
がより精度の高い合波分波フィルタなどのグレーティン
グデバイスを得ることができる。また水素を添加した方
が、紫外光の照射時間が短くて済むので低コスト化を図
る上でも有利である。

【００７２】なお、本発明においては、紫外光１１はＡ
ｒＦレーザの紫外光に限るものではなく、他の波長の紫
外光であっても同様の効果が得られる。特に、波長２３
０ｎｍ以上の紫外光では水素を添加した方がより敏感に
屈折率変化が起こるため、水素添加による効果は大き
い。

【００７３】以上のように合波分波フィルタなどの光導
波路２ａ，２ｂにグレーティング５ａ，５ｂを形成した
ＰＬＣ１に紫外光１１を照射して複屈折を制御する場合
は、水素添加を行った方が特性のよいグレーティングデ
バイスを得ることができる。そもそもグレーティング５
ａ，５ｂの形成前には高圧水素処理を行うのが一般的で
あるのでプロセスの一貫性からも都合が良い。また、光
カプラやＡＷＧなどグレーティングを形成しないＰＬＣ
に紫外光を照射して複屈折を制御する場合であっても、
水素添加を行うことにより紫外光の照射時間が短くて済
むので大量生産を行う上で低コスト化が図れ好都合であ
る。しかしながら、光カプラやＡＷＧなどグレーティン
グを形成しないＰＬＣでは、本来、高圧水素処理を行う
必要がないので、水素添加を行わずに紫外光を照射する
ことには、高圧水素処理用の設備を導入しなくてよいの
で小さな設備投資で生産が行えるという点で有利であ
る。

【００７４】以上の実施の形態３においては、複屈折を
低減するときに水素又は重水素を添加することについて
説明したが、本発明はこれに限らず、複屈折を増大する
ときにおいても、水素又は重水素を添加することが好ま
しい。その理由は、反射スペクトルの帯域幅の広がり
は、水素を添加した方が少なく、また、水素を添加した
方が紫外光の照射時間を短縮して製造コストを低減でき
るという同様の効果を有するからである。

【００７５】実施の形態４．図１６は、本発明に係る実
施の形態４の平面光波回路（ＰＬＣ）１ｂであるＰＭＤ
補償器の構成を示す平面図である。上記実施の形態１で
はＰＬＣ１の複屈折を低減する場合について説明した
が、この実施の形態では、同様の方法を用いてＰＬＣ１
ｃであるＰＭＤ補償器の複屈折を増大させることを特徴
としている。

【００７６】図１６に示すように、ＰＭＤ補償器１はマ
ッハツェンダー光導波路２の２本のアーム部に形成した
２つのグレーティング５ｄ，５ｅがチャープドグレーテ
ィングである以外は上記実施の形態１で述べた合波分波
フィルタと同様の構造である。ＰＭＤ補償器１のチャー
プドグレーティング５ｄ，５ｅはグレーティングピッチ
Λがグレーティングの長さ方向（伝搬方向）に１次関数
的に変化している。グレーティングで反射される波長
（ブラッグ波長）λ_Bは、グレーティング５の等価屈折
率をＮ_effとすると、λ_B＝２・Ｎ_eff・Λで表されるた
め、グレーティング５ｄ，５ｅの位置によってブラッグ
波長λ_Bが異なる。

【００７７】図１６において、入力ポート３ａから光を
入力した場合は、所定のしきい値の波長λ_thよりも短い
波長λ_shortの光はグレーティング５ｄ，５ｅの手前
（図上左側）で反射され、上記しきい値の波長λ_thより
も長い波長λ_longの光はグレーティング５ｄ，５ｅの奥
（図上右側）で反射される。このため、出力ポート３ｂ
から出力される光は、上記短い波長λ_shortの光は、短
い距離を伝搬するため短時間で出力されるが、上記長い
波長λ_longの光は長い距離を伝搬するため出力されるま
で時間がかかる。入力した光が出力されるまでの時間を
群遅延時間といい、最も群遅延時間が小さい波長の光を
０として相対値で表すことが多い。すなわち入力ポート
３ａから入力した光が、出力ポート３ｂより出力される
までの群遅延時間は、短い波長λ_shortの光は小さくな
り、長い波長λ_longの光は大きくなるため、群遅延時間
特性は波長に対して１次関数的に増加する特性となる。

【００７８】図１６において、逆に、入力ポート３ｃよ
り入力した光が、出力ポート３ｄより出力されるまでの
群遅延時間は、上記短い波長λ_shortの光は大きくな
り、上記長い波長λ_longの光は小さくなるため、群遅延
時間特性は波長に対して１次関数的に減少する特性とな
る。このような動作をするグレーティングデバイスは分
散補償器と呼ばれ、光伝送路の波長分散を補償するデバ
イスとして用いられる。分散補償器においても偏波依存
性が小さいことが要求されるため、上記実施の形態１と
同様の方法を用いて、複屈折の低減が行うことができ
る。

【００７９】一方、このような分散補償器と同一の構造
で複屈折を大きくするとＰＭＤ補償器として利用するこ
とができる。図１７及び図１８は、図１６の分散補償器
の複屈折すなわち偏波依存性を大きくしたＰＭＤ補償器
の動作を示す図であって、図１７は入力ポート３ａ及び
出力ポート３ｂを使用してＴＥ光の群遅延時間＞ＴＭ光
の群遅延時間のときの群遅延時間及び反射損失の波長特
性を示すグラフであり、図１８は入力ポート３ａ及び出
力ポート３ｂを使用してＴＥ光の群遅延時間＜ＴＭ光の
群遅延時間のときの群遅延時間及び反射損失の波長特性
を示すグラフである。

【００８０】ここで、ＰＭＤ（偏波モード分散）とは偏
波による群遅延時間の差である。図１７及び図１８に示
すように、ＰＬＣ１に複屈折があるため反射スペクトル
（反射損失）に偏波依存性がある場合、群遅延時間特性
にも同様に偏波依存性が生じる。ここで、図１７は、Ｔ
Ｍ光の方がＴＥ光より等価屈折率が大きくなるように複
屈折を設けた場合であるが、ある波長λ₀を見ると入力
ポート３ａ及び出力ポート３ｂを使用した場合にはＴＥ
光の方が群遅延時間が大きくなり、入力ポート３ｃ及び
出力ポート３ｄを使用した場合にはＴＭ光の方が群遅延
時間が大きくなる。光通信システムにおいて、ＰＭＤは
光ファイバや各種光デバイスで累積され、光伝送路全体
では大きな値となる。光伝送路の受信端でＴＥ光とＴＭ
光の群遅延時間を測定し、それらによるＰＭＤを打ち消
すようにＰＭＤ補償器を設けることで、ＰＭＤ補償器を
含めた光伝送路全体のＰＭＤを実質的に０（問題の無い
レベルまで小さい値）とすることができる。例えば、あ
る光伝送路でＴＥ光の方が群遅延時間が大きい場合、図
１８に示すように、ＴＭ光の方が群遅延時間が大きいＰ
ＭＤ補償器を設ければよい。

【００８１】次いで、図１６のＰＭＤ補償器の製造方法
について以下に説明する。まず、上記実施の形態１と同
様の手順でＰＬＣ１に対してＡｒＦレーザなどの紫外光
１１を照射する。ＡｒＦレーザなどの紫外光１１を照射
するに従って、ＰＬＣ１の複屈折が減少し偏波依存性が
無くなる。さらに、ＡｒＦレーザの紫外光１１を照射し
続けると、今度は逆の方向に複屈折が増大し始め、所望
の複屈折になるまでＡｒＦレーザの紫外光１１を照射す
ることにより、所望の偏波依存性すなわちＰＭＤを持っ
たＰＭＤ補償器が得られる。このように、紫外光１１の
照射量（照射時間）を調整することによりＰＭＤの大き
さの異なるＰＭＤ補償器を容易に作製することができ
る。複屈折の大きさを２．５×１０^-4以上とすれば、１
０ｍｍのグレーティング長でＰＭＤが１０ｐｓ以上のＰ
ＭＤ補償器を容易に得ることができ、実用上十分であ
る。さらに好ましくは、偏波保持ファイバ（ＰＡＮＤＡ
ファイバ）と同等の複屈折すなわち４．５×１０^-4以上
が望ましい。

【００８２】なお、本実施の形態ではＡｒＦレーザの紫
外光１１を照射して偏波依存性を大きくしたＰＬＣとし
てＰＭＤ補償器について述べたが、本発明においては、
偏波依存性を大きくしたＰＬＣの用途はＰＭＤ補償器に
限るものではなく、他の用途のデバイスであってもよ
い。また、ＰＭＤ補償器としてチャープドグレーティン
グを形成した場合について述べたが、他のグレーティン
グであってもよい。さらに本発明の複屈折を増大させる
方法はグレーティングデバイスに限らず他のＰＬＣに適
用してもよい。

【００８３】実施の形態５．図１９は、本発明に係る実
施の形態５の光ファイバケーブル５０の構成を示す斜視
図である。上記実施の形態４ではＰＬＣの複屈折を増大
させる場合について述べたが、実施の形態５において
は、実施の形態４と同様の方法を、シングルモード光フ
ァイバケーブルや、分散シフト光ファイバケーブルなど
の、複屈折が非常に小さい光ファイバケーブルにも適用
することを特徴としている。

【００８４】従来、複屈折が大きい光ファイバケーブル
として、偏波保持光ファイバケーブル（以下、ＰＡＮＤ
Ａ光ファイバケーブルという。）がある。ＰＡＮＤＡ光
ファイバケーブルは、コア断面の互いに直交する直径方
向に応力分布を持たせて複屈折を大きくした光ファイバ
である。このようなＰＡＮＤＡファイバにグレーティン
グを形成したＰＡＮＤＡファイバグレーティングがＰＭ
Ｄ補償器や各種光ファイバセンサとして用いられてい
る。

【００８５】本実施の形態においては、図１９に示すよ
うに、シングルモード光ファイバケーブルや分散シフト
光ファイバケーブルなどの、コア５１とクラッド５３に
てなる光ファイバケーブル５０、もしくはそれらにグレ
ーティングを形成したファイバグレーティングに対し
て、上記実施の形態４と同様の方法でＡｒＦレーザなど
の紫外光を照射することにより、光ファイバケーブル５
０の照射方向（図１９において図上上下方向）の等価屈
折率に分布を持たせ複屈折を大きくすることができ、こ
れにより、ＰＡＮＤＡ光ファイバケーブルやそのファイ
バグレーティングと同様の効果を奏するグレーティング
デバイスが容易に得られる。

【００８６】また、上述の実施の形態と同様に、複屈折
の大きさは紫外光の照射量により任意に設定できるの
で、所望の複屈折が容易に得られる。なお、複屈折の大
きさは上記実施の形態４と同様に、２．５×１０^-4以上
とすれば、１０ｍｍのグレーティング長でＰＭＤ１０ｐ
ｓ以上のＰＭＤ補償器が容易に得られ実用上十分であ
り、さらに好ましくは、ＰＡＮＤＡ光ファイバケーブル
と同等の複屈折、すなわち４．５×１０^-4以上とするこ
とが望ましい。

【００８７】実施の形態６．図２０は、本発明に係る実
施の形態６の平面光波回路（ＰＬＣ）１ｃであるアレー
光導波路型光合分波器（ＡＷＧ）の構成を示す平面図で
ある。実施の形態１及び２においては、ＰＬＣ１，１ａ
の光導波路にグレーティングを形成したグレーティング
デバイスについて説明したが、本実施の形態では、光カ
プラやＡＷＧなどグレーティングデバイス以外のＰＬＣ
について説明する。

【００８８】図２０において、ＰＬＣ１ｃであるＡＷＧ
は以下のように構成される。ＰＬＣ１ａであるＡＷＧ
は、ＳｉやＳｉＯ₂等の基板１４上に、ＣＶＤ法などの
成膜プロセスとＲＩＥ法などのエッチングプロセスによ
り、ＡＷＧ用光導波路２ｄとモニタ用光導波路２ｃが形
成される。ここで、ＡＷＧ用光導波路２ｄは、複数の入
力光導波路１３ａと、出力光導波路１３ｂと、２個のス
ラブ光導波路１３ｃ，１３ｄ、及び隣同士の光導波路間
で光導波路長差ΔＬを有するアレー光導波路１３ｅによ
り構成されている。ＡＷＧ用光導波路２ｄの入力光導波
路１３ａ及び出力光導波路１３ｂには図示していないが
光ファイバコネクタが接続されている。またモニタ用光
導波路２ｃには光ファイバコネクタが取りつけられてい
てもよいが、取りつけられていなくてもよい。すなわ
ち、ＰＬＣ１ｃであるＡＷＧは、ＡＷＧ用光導波路２ｄ
のみで動作させることができる。さらに、図示していな
いがＡＷＧには全体の温度を制御するために、ペルチェ
素子やヒーターなどの温度制御手段が設けられている。
なお、図２０においては、入力光導波路１３ａ、出力光
導波路１３ｂ、及びアレー光導波路ｄはそれぞれ８本と
したが、使用する波長数により任意の本数とすることが
できる

【００８９】図２１乃至図２４は、図２０のアレー光導
波路型光合分波器（ＡＷＧ）を製造するための製造方法
における複数の工程を示すアレー光導波路型光合分波器
（ＡＷＧ）の平面図である。まず、図２１に示すよう
に、所定の光導波路パターンを形成したＰＬＣ１ｃが成
膜プロセスとエッチングプロセスにより得られる。次い
で、図２２に示すように、モニタ用光導波路２ｃの一部
に、位相マスク６ａを設け、位相マスク６ａを介してＰ
ＬＣ１ａに対してＫｒＦレーザの紫外光（２４８ｎｍ）
７ａを照射することにより屈折率変調を形成したグレー
ティング５ｃを作製する。さらに、図２３に示すよう
に、光源８からの光を、光ファイバケーブル７１、偏波
コントローラ９及び光ファイバケーブル７２を介してモ
ニタ用光導波路２ｃの一端にあるポート３ｅに入力し、
当該光はグレーティング５ｃが形成されたモニタ用光導
波路２ｃを介して伝搬し、さらに、当該モニタ用光導波
路２ｃの他端であるポート３ｆから透過光が出力され
る。この透過光は、光ファイバケーブル７３を介してス
ペクトルアナライザ１０などで測定される。ここで、偏
波コントローラ９により入力光をＴＥ光やＴＭ光に順次
コントロールして、スペクトルアナライザ１０により偏
波依存性を含む偏波特性を測定することができる。偏波
コントローラ９により、偏波をＴＥ光とＴＭ光に順次コ
ントロールしながらＡｒＦレーザの紫外光１１をＰＬＣ
１ｃの実質的に全体に照射し、ＴＥ光とＴＭ光のスペク
トル特性を含む偏波特性の測定から偏波依存性が十分小
さくなったらＡｒＦレーザの紫外光１１の照射を止め
る。これにより、偏波依存性が小さいＰＬＣ１ｃである
ＡＷＧが形成される。

【００９０】次いで、ＰＬＣ１ｃであるＡＷＧの動作に
ついて説明する。ＡＷＧの入力光導波路１３ａから入射
した光信号は入力側スラブ光導波路１３ｃ内で回折によ
り広がり、８本のアレー光導波路に同位相で分配され
る。８本に分配された光信号はアレー光導波路１３ｅを
伝搬する際に光導波路長差ΔＬに応じた位相差が与えら
れ、出力側スラブ光導波路１３ｄ内で互いに干渉して出
力光導波路１３ｂに集光する。その際にアレー光導波路
１３ｅで与えられた位相差は波長に応じて異なるため角
度分散が生じ、各波長に応じて異なる出力光導波路１３
ｂから出力される。回折角θは、ｎ_s・ｄ・ｓｉｎθ＋
ｎ_c・ΔＬ＝ｍλで表わされ、ここで、ｎ_sはスラブ光導
波路１３ｃ，１３ｄの等価屈折率、ｎ_cはアレー光導波
路１３ｅの等価屈折率、ｄはアレー光導波路１３ｅのピ
ッチ、ｍは回折次数、λは波長である。

【００９１】上式から分かるように、ＰＬＣ１ｃである
ＡＷＧにＡｒＦレーザの紫外光１１を照射させると、ス
ラブ光導波路１３ｃ，１３ｄ及びアレー光導波路１３ｅ
の等価屈折率が増加するため、ＡｒＦレーザの紫外光１
１の照射前と動作する波長が異なる。これは、ＡＷＧに
設けられた温度制御手段により、ＡＷＧの温度を低下さ
せることで等価屈折率を低下させ、動作波長に合わせる
ことができる。しかしながら、通常はＡｒＦレーザの紫
外光１１の照射による等価屈折率の増加を考慮して設計
を行い、ＡｒＦレーザの紫外光１１の照射後、動作波長
を微調整するために温度制御手段を用いる方が、少ない
温度変化で済むため望ましい。

【００９２】以上のように、グレーティングデバイス以
外のＰＬＣ１ｃにおいても、偏波依存性を低減すること
ができ、同様の方法で、光カプラなど他のＰＬＣにおい
ても複屈折を低減することができる。これらのＰＬＣに
おいても複屈折の大きさは上記実施の形態１と同様に、
５×１０^-5以下とすれば実用上問題はない。

【００９３】なお、本実施の形態では、ＡｒＦレーザの
紫外光１１の照射前に、モニタ用グレーティング５ｃを
形成し、モニタ用グレーティング５ｃの透過スペクトル
を測定しながら、ＡｒＦレーザの紫外光１１の照射量を
調整したが、本発明はこれに限らず、モニタ用グレーテ
ィングの反射スペクトルやＰＭＤなど他の測定対象であ
ってもよい。また、特にモニタ用光導波路２ｃを設け
ず、ＡＷＧ用光導波路２ｄに光を入力してその特性をモ
ニタしながら、ＡｒＦレーザの紫外光１１を照射しても
よい。

【００９４】さらに、このような方法でＡｒＦレーザの
紫外光１１の照射条件を把握した後、同一製造条件のＰ
ＬＣ１ｃにモニタ用グレーティング５ｃを形成すること
なく、ＡｒＦレーザの紫外光１１の照射を行ってもよ
い。このような方法は、量産時には製造プロセスを簡略
化でき低コスト化を図る上で有効である。

【００９５】なお、本実施の形態では複屈折を制御する
紫外光１１としてＡｒＦレーザ（１９３ｎｍ）を用いた
場合について述べたが、本発明においては、紫外光の波
長はこれに限るものではない。

【００９６】実施の形態７．図３８は、本発明に係る実
施の形態７の平面光波回路（ＰＬＣ）１である２つの３
ｄＢカプラ４ａ，４ｂを備えたマッハツェンダー光導波
路２にてなる光導波路装置の構成を示す平面図であり、
図３９は、図３８の光導波路装置の偏波特性を測定する
ときの周辺回路を含むブロック図である。この実施の形
態７においては、２つの３ｄＢカプラ４ａ，４ｂを備え
たマッハツェンダー光導波路２の出力ポート３ｃ，３ｄ
におけるＴＥ光とＴＭ光の偏波間の損失差を小さくし、
又は大きくするために、図３９に示すように、光導波路
２ａ，２ｂの全体に対してＡｒＦレーザの紫外光１１を
照射することを特徴としている。

【００９７】ところで、複屈折率のあるマッハツェンダ
ー光導波路２では３ｄＢカプラ４ａ，４ｂでの分岐比が
ＴＥ光とＴＭ光で異なるため、出力ポート３ｃ，３ｄか
ら出力される光の強度あるいは損失が偏波によって異な
る。このような偏波によって損失が異なることを偏波依
存損失（ＰＤＬ）といい、ＴＥ光とＴＭ光の損失の差
（ｄＢ）として表される。

【００９８】このような複屈折のあるマッハツェンダー
光導波路２の３ｄＢカプラ４ａ，４ｂの機能部分を含む
光導波路２ａ，２ｂの実質的に全体の部分にＡｒＦレー
ザの紫外光１１を照射し、複屈折を低減する。ＡｒＦレ
ーザの紫外光１１の照射量の調整は、以下のようにして
行える。すなわち、図３９に示すように、実施の形態１
及び２と同様に、光源８からのレーザ光を偏波コントロ
ーラ９及び偏光保持光ファイバケーブル７２を介して入
力ポート３ａに入射し、偏波コントローラ９を用いて入
力するレーザ光の偏波をコントロールすることにより、
ＴＥ光とＴＭ光を順次入力する。出力ポート３ｃ，３ｄ
に偏光保持光ファイバケーブル７３を介してスペクトル
アナライザ１０を用いて各偏波のスペクトル特性を測定
することにより、もしくはモノクロメータを用いて各偏
波に対する所定波長のレベルを測定することにより、そ
れらの偏波に対応した損失を検出する。そして、それら
偏波による損失がほぼ一致したらＡｒＦレーザの紫外光
１１の照射を止める。すなわちＰＤＬが所定のしきい値
以下で十分小さくなればＡｒＦレーザの紫外光１１の照
射を止める。これにより、偏波依存性がほとんど無い３
ｄＢカプラ４ａ，４ｂ、及び２つの３ｄＢカプラ４ａ，
４ｂを備えたマッハツェンダー光導波路２を実現でき
る。

【００９９】また、３ｄＢカプラ４ａ，４ｂの機能部分
を含む光導波路２ａ，２ｂの実質的に全体の部分に照射
するＡｒＦレーザの紫外光１１の照射量を調整して、実
施の形態４と同様に、複屈折を大きくして、偏波依存性
を所定のしきい値以上に大きくする。これにより、マッ
ハツェンダー光導波路２の各出力ポート３ｃ，３ｄから
それぞれ、ＴＥ光、ＴＭ光を実質的に別々に取り出すこ
とができ、いわゆる偏波スプリッターを実現できる。こ
の場合も上記と同様の方法でモニタリングを行うことが
できる。

【０１００】以上の実施の形態７において、実施の形態
２の光導波路２ｃ及びモニタ用グレーティング５ｃを形
成した後、モニタ用グレーティング５ｃの偏波特性を測
定して、偏波依存性を小さくし又は大きくするように、
ＡｒＦレーザの紫外光の照射量を調整するようにしても
よい。

【０１０１】以上の実施の形態７において、３ｄＢカプ
ラ４ａ，４ｂの個数は２つに限らず、１つ、又は３つ以
上の複数であってもよい。

【０１０２】実施の形態８．上述の実施の形態２ではＡ
ｒＦレーザの紫外光を照射して複屈折を制御した後に、
ＫｒＦレーザの紫外光を照射してグレーティング５ａ，
５ｂを形成する方法について述べたが、ＡｒＦレーザの
紫外光を照射したＰＬＣ１ａや光ファイバケーブル５０
に、ＫｒＦレーザの紫外光でグレーティング５ａ，５ｂ
を形成する場合、複屈折の制御以外にＫｒＦレーザの紫
外光に対する屈折率の増加を敏感にすることができると
いう別の効果が得られることが分かった。本実施の形態
では、この作用効果について説明する。

【０１０３】図４０は、上記実施の形態２の図１０乃至
図１４に示したのと同様の方法でＡｒＦレーザの紫外光
を照射して複屈折を低減させた後、マッハツェンダー光
導波路２の中央部の２本のアーム部にグレーティング５
ａ，５ｂを形成したＰＬＣ１ａにおいて、グレーティン
グ５ａ，５ｂで反射した光信号の偏波モード分散（ＰＭ
Ｄ）の波長特性と損失の波長特性（反射スペクトル）を
示すグラフである。また、図４１は、上記実施の形態２
で図１１と図１２の工程を省略し、すなわちＡｒＦレー
ザの紫外光を照射して複屈折を低減させる工程を省略し
たＰＬＣ１ａにおいて、グレーティング５ａ，５ｂで反
射した光信号の偏波モード分散（ＰＭＤ）の波長特性と
損失の波長特性（反射スペクトル）を示すグラフであ
る。

【０１０４】なお、グレーティング５ａ、５ｂは上記実
施の形態２とは異なり、グレーティングピッチΛを、グ
レーティング５ａ，５ｂの長さ４０ｍｍの範囲で約５３
６．０ｎｍから約５３６．５ｎｍまでの範囲で約０．１
２ｎｍ／１０ｍｍの傾きで、グレーティング５ａ，５ｂ
の長さ方向（伝搬方向）に１次関数的に変化させたチャ
ープドグレーティングとして形成した。このチャープド
グレーティングは、グレーティング形成時に使用する位
相マスクのマスクピッチを１次関数的に変化させたチャ
ープマスクを使用することで、グレーティングピッチΛ
が一定のグレーティングと同様に形成することができ
る。このようなチャープドグレーティングを形成したグ
レーティングデバイスは分散補償器として使用される。

【０１０５】図４０と図４１の波長特性を有する分散補
償器は、損失特性（反射スペクトル）の帯域幅がほぼ等
しくなるように試みて、チャープドグレーティング形成
時のＫｒＦレーザの紫外光照射量を調整したものであ
り、図４０の波長特性を有する、ＡｒＦレーザの紫外光
を照射して複屈折を低減した分散補償器は、図４１の波
長特性を有する、ＡｒＦレーザの紫外光を照射していな
い分散補償器に比較して、約半分のＫｒＦレーザの紫外
光照射量でチャープドグレーティングを形成したもので
ある。図４０及び図４１のそれぞれの損失特性（反射ス
ペクトル）の帯域幅を比較すると、図４０の方が若干広
めであり屈折率変調が大きく形成されていることがわか
る。すなわち、ＡｒＦレーザの紫外光を照射して複屈折
を低減した分散補償器の方が、グレーティング形成時の
ＫｒＦレーザ紫外光照射量が少ないにも関わらず、屈折
率増加の割合が大きくなっている。なお、上記実施の形
態２で述べたように、図４０の波長特性の方が、複屈折
が低減されＰＭＤが大幅に小さくなっているのは、当然
のことである。また、図４０の波長特性の方が、ＰＭＤ
及び損失の波長特性の全体が長波長側にシフトしている
が、これはＡｒＦレーザの紫外光照射によりＰＬＣ全体
の屈折率が増加したためである。

【０１０６】ここで述べた波長特性を有する分散補償器
は、１２０気圧の水素中に２週間放置して高圧水素処理
を行い水素添加した後、一方にのみＡｒＦレーザの紫外
光照射を行い、その直後にＫｒＦレーザの紫外光でチャ
ープドグレーティングを形成した場合であるが、この作
用効果は水素添加の有無によらないことが分かった。す
なわち、上記の他に、（１）水素添加を行わずＡｒＦレ
ーザの紫外光を照射した後、ＫｒＦレーザの紫外光を照
射した場合、（２）水素添加を行わずＡｒＦレーザの紫
外光を照射した後、高圧水素処理による水素添加を行い
ＫｒＦレーザの紫外光を照射した場合、（３）高圧水素
処理による水素添加を行いＡｒＦレーザの紫外光を照射
した後、８０℃の雰囲気中に長期間放置して水素を抜い
た後、ＫｒＦレーザの紫外光を照射した場合、（４）高
圧水素処理による水素添加を行いＡｒＦレーザの紫外光
を照射した後、再び高圧水素処理による水素添加を行い
ＫｒＦレーザの紫外光を照射した場合、のいずれにおい
てもＡｒＦレーザの紫外光を照射した方が、ＫｒＦレー
ザの紫外光照射による屈折率の増加を敏感にすることが
できた。

【０１０７】なお、本実施の形態ではＡｒＦレーザの紫
外光を照射して、ＫｒＦレーザの紫外光照射による屈折
率の増加を敏感にする場合について述べたが、本発明に
おいては、紫外光の波長はこれに限るものではない。

【０１０８】また、本実施の形態ではチャープドグレー
ティングを形成した場合について述べたが、グレーティ
ングはこれに限るものではなく、さらにグレーティング
に限らずＫｒＦレーザなど感光性の低い紫外光照射によ
り屈折率を増加させる用途においては同様の効果が得ら
れることはいうまでもない。さらに、本実施の形態の方
法は、実施の形態５の光ファイバケーブル５０にも適用
可能である。

【０１０９】変形例．以上の実施の形態１乃至８におい
ては、ＳｉＯ₂を主成分とする石英系の光導波路につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、ポリイミドなどの
ポリマー系の光導波路についても光導波路のほぼ全体に
紫外光を照射することで複屈折を制御することができ
る。ポリマー系材料は石英に比べ２３０ｎｍ以上の長波
長の紫外光であっても大きな吸収率を示すので、２３０
ｎｍ以上の紫外光であってもより効果的に複屈折を制御
することができる。また紫外光源に紫外ランプなどのイ
ンコヒーレント光源を使用すると、レーザ光を照射する
場合に比べポリマー系光導波路へのダメージを小さくす
ることができる。

【０１１０】以上実施の形態１乃至８においては、紫外
光を光導波路に対してほぼ一様に照射する場合について
述べたが、本発明はこれに限らず、紫外光をグレーティ
ングが形成されないような分布で一様に照射せず任意の
分布で照射してもよい。すなわち、グレーティングが形
成されるとは、屈折率分布の「山」と「谷」がほぼ同一
周期で少なくとも１００周期以上にわたって繰り返され
ている場合をいう。実際のグレーティングデバイスでは
０．５μｍ程度のピッチで数万周期以上繰り返されるブ
ラッググレーティングのほかに、数１００μｍのピッチ
で数１００周期程度繰り返される長周期グレーティング
などがある。従って、紫外光の照射分布に高々数回
「山」と「谷」が存在する場合や、光導波路の伝搬方向
に傾斜を持ったような分布の場合もグレーティングが形
成されないので、上記実施の形態と同様に複屈折を制御
することができる。

【０１１１】以上の実施の形態において、光導波路の複
屈折性を低減させるときは、好ましくは、１６２ｎｍ乃
至２３０ｎｍの波長を有する紫外光を光導波路に照射す
ることにより、その複屈折を５×１０^-5以下に低減させ
るように制御することが好ましい。一方、光導波路の複
屈折性を増大させるときは、好ましくは、１６２ｎｍ乃
至２３０ｎｍの波長を有する紫外光を光導波路に照射す
ることにより、その複屈折を２．５×１０^-4以上に増大
させるように制御することが好ましい。これにより、光
導波路の複屈折を、従来例に比較して容易に低減又は増
大させることができる。

【０１１２】以上の実施の形態において、実施の形態２
に限らず、他の実施の形態においても、好ましくは、２
３０ｎｍ乃至３８０ｎｍの波長を有する紫外光を用い
て、モニタ用グレーティング５ｃを形成して、複屈折の
変化を小さくするように調整してもよい。

【０１１３】以上の実施の形態において、実施の形態３
に限らず、他の実施の形態においても、光導波路に対し
て水素と重水素のうちの少なくとも一方を添加してもよ
い。この場合、上述のように、反射スペクトルの帯域幅
の広がりを小さくすることができるとともに、短時間で
複屈折を所望の大きさに制御でき、製造コストを大幅に
削減できる。

【０１１４】以上の実施の形態４においては、光導波路
装置において複屈折を大きくして偏波依存性を大きくす
る場合について説明しているが、本発明はこれに限ら
ず、例えば、屈折率変調が形成されたグレーティングを
備える光ファイバケーブルに適用することができる。ま
た、光導波路に屈折率変調が形成されたグレーティング
を備える光導波路装置において、複屈折を小さくして偏
波依存性を低減するように構成してもよい。

【０１１５】以上の種々の実施の形態において説明した
ように、光導波路装置の平面光波回路に形成された光導
波路の実質的に全体に紫外光を照射することにより、上
記光導波路の複屈折を低減又は増大させるように制御す
ることは、合波分波フィルタなどのグレーティングデバ
イスである平面光波回路や、光スイッチ、ＡＷＧ、３ｄ
Ｂカプラ、複数の３ｄＢカプラを備えたマッハツェンダ
ー光導波路などのグレーティングデバイスではない平面
光波回路に適用することができ、これにより、その複屈
折を、従来例に比較して容易に低減又は増大させるとい
う特有の効果を有する。

【０１１６】

【発明の効果】以上詳述したように、本願の第１の発明
に係る光導波路の複屈折制御方法によれば、光導波路装
置の平面光波回路に形成された光導波路の実質的に全体
に紫外光を照射することにより、上記光導波路の複屈折
を低減又は増大させるように制御するステップを含む。
従って、合波分波フィルタなどのグレーティングデバイ
スである平面光波回路や、光スイッチ、ＡＷＧ、３ｄＢ
カプラ、複数の３ｄＢカプラを備えたマッハツェンダー
光導波路などのグレーティングデバイスではない平面光
波回路の複屈折を、従来例に比較して容易に低減又は増
大させることができる。

【０１１７】また、本願の第２の発明に係る光導波路の
複屈折制御方法によれば、光ファイバケーブルである光
導波路の実質的に全体に紫外光を照射することにより、
上記光導波路の複屈折を増大させるように制御するステ
ップを含む。従って、光ファイバケーブルである光導波
路の複屈折を、従来例に比較して容易に増大させること
ができる。

【０１１８】上記光導波路の複屈折制御方法において、
好ましくは、上記制御するステップの後に、上記光導波
路の一部に第１のグレーティングを形成するステップを
さらに含む。従って、光導波路の複屈折を、従来例に比
較して容易に低減又は増大させた第１のグレーティング
を備えた光導波路装置を得ることができる。また、光導
波路の複屈折制御のための紫外光の照射をした後、第１
のグレーティングの形成を行うようにしたので、光導波
路の複屈折制御のための紫外光の照射によるグレーティ
ングにおける特性劣化を小さくすることができる。さら
に、中心波長のシフトや反射スペクトルの帯域幅の広が
りがない。またさらに、屈折率変調強度分布が後から変
化することがないため、所望の屈折率変調強度分布が容
易に得られる。このため、より高精度な特性を得ること
ができる。

【０１１９】また、上記光導波路の複屈折制御方法にお
いて、好ましくは、上記制御するステップの前に、上記
光導波路の一部に別の紫外光を照射することにより第２
のグレーティングを形成するステップをさらに含む。従
って、光導波路の複屈折を、従来例に比較して容易に低
減又は増大させた第２のグレーティングを備えた光導波
路装置を得ることができる。

【０１２０】さらに、上記光導波路の複屈折制御方法に
おいて、上記制御するステップは、好ましくは、上記光
導波路の偏波特性を測定し、上記測定された偏波特性に
基づいて上記紫外光の照射量を調整することを特徴とす
る。従って、制御する複屈折の誤差を小さくすることが
でき、複屈折の大きさを所望の大きさに確実に制御して
設定することができる。

【０１２１】また、上記光導波路の複屈折制御方法にお
いて、上記制御するステップは、好ましくは、上記光導
波路の複屈折を５×１０^-5以下に低減させるように制御
し、もしくは上記光導波路の複屈折を２．５×１０^-4以
上に増大させるように制御する。従って、光導波路の複
屈折を、従来例に比較して容易に低減又は増大させるこ
とができる。

【０１２２】さらに、上記光導波路の複屈折制御方法に
おいて、上記制御するステップにおける紫外光の波長
は、好ましくは、１６２ｎｍ乃至２３０ｎｍである。従
って、光導波路の複屈折を効率良く制御することができ
る。

【０１２３】またさらに、上記光導波路の複屈折制御方
法において、上記第２のグレーティングを形成するステ
ップにおける別の紫外光の波長は、好ましくは、２３０
ｎｍ乃至３８０ｎｍである。従って、光導波路における
第２のグレーティングの形成により複屈折の変化を小さ
くすることができる。

【０１２４】またさらに、上記光導波路の複屈折制御方
法において、好ましくは、上記光導波路に、水素と重水
素のうちの少なくとも一方を添加するステップをさらに
含む。従って、短時間で複屈折を所望の大きさに制御で
きる。

【０１２５】本願の第３の発明に係る光導波路装置によ
れば、光導波路を備えた光導波路装置において、上記光
導波路は、上記光導波路装置の複屈折制御方法によって
制御された複屈折を有する。従って、光導波路の複屈折
を、従来例に比較して容易に低減又は増大させた光導波
路装置を得ることができる。

【０１２６】また、本願の第４の発明に係るグレーティ
ングデバイスによれば、上記光導波路装置において、上
記光導波路は屈折率変調が形成されたグレーティングを
備える。従って、光導波路の複屈折を、従来例に比較し
て容易に低減又は増大させたグレーティングデバイスを
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る実施の形態１の平面光波回路
（ＰＬＣ）１である合波分波フィルタの構成を示す平面
図である。

【図２】 図１の合波分波フィルタを製造するための製
造方法における第１の工程を示す合波分波フィルタの平
面図である。

【図３】 図１の合波分波フィルタを製造するための製
造方法における第２の工程を示す合波分波フィルタの平
面図である。

【図４】 図１の合波分波フィルタを製造するための製
造方法における第３の工程を示す合波分波フィルタの平
面図である。

【図５】 図１の合波分波フィルタを製造するための製
造工程における第４の工程を示す合波分波フィルタの平
面図である。

【図６】 図１の合波分波フィルタを製造するための製
造工程における第５の工程を示す合波分波フィルタの平
面図である。

【図７】 水素を添加したときの図１の合波分波フィル
タにおけるＡｒＦレーザの紫外光の照射前後の反射係数
の波長特性を示すグラフである。

【図８】 光導波路装置に用いられる石英の波長と透過
率の関係を示すグラフである。

【図９】 本発明に係る実施の形態２の平面光波回路
（ＰＬＣ）１ａである合波分波フィルタの構成を示す平
面図である。

【図１０】 図９の合波分波フィルタを製造するための
製造方法における第１の工程を示す合波分波フィルタの
平面図である。

【図１１】 図９の合波分波フィルタを製造するための
製造方法における第２の工程を示す合波分波フィルタの
平面図である。

【図１２】 図９の合波分波フィルタを製造するための
製造方法における第３の工程を示す合波分波フィルタの
平面図である。

【図１３】 図９の合波分波フィルタを製造するための
製造工程における第４の工程を示す合波分波フィルタの
平面図である。

【図１４】 図９の合波分波フィルタを製造するための
製造工程における第５の工程を示す合波分波フィルタの
平面図である。

【図１５】 本発明に係る実施の形態３の合波分波フィ
ルタにおいて水素を添加しないときのＡｒＦレーザの紫
外光の照射前後の反射係数の波長特性を示すグラフであ
る。

【図１６】 本発明に係る実施の形態４の平面光波回路
（ＰＬＣ）１ｂであるＰＭＤ補償器の構成を示す平面図
である。

【図１７】 図１６のＰＭＤ補償器の動作を示すグラフ
であって、入力ポート３ａ及び出力ポート３ｂを使用し
てＴＥ光の群遅延時間＞ＴＭ光の群遅延時間のときの群
遅延時間及び反射損失の波長特性を示すグラフである。

【図１８】 図１６のＰＭＤ補償器の動作を示すグラフ
であって、入力ポート３ａ及び出力ポート３ｂを使用し
てＴＥ光の群遅延時間＜ＴＭ光の群遅延時間のときの群
遅延時間及び反射損失の波長特性を示すグラフである。

【図１９】 本発明に係る実施の形態５の光ファイバケ
ーブル５０の構成を示す斜視図である。

【図２０】 本発明に係る実施の形態６の平面光波回路
（ＰＬＣ）１ｃであるアレー光導波路型光合分波器（Ａ
ＷＧ）の構成を示す平面図である。

【図２１】 図２０のアレー光導波路型光合分波器（Ａ
ＷＧ）を製造するための製造方法における第１の工程を
示すアレー光導波路型光合分波器（ＡＷＧ）の平面図で
ある。

【図２２】 図２０のアレー光導波路型光合分波器（Ａ
ＷＧ）を製造するための製造方法における第２の工程を
示すアレー光導波路型光合分波器（ＡＷＧ）の平面図で
ある。

【図２３】 図２０のアレー光導波路型光合分波器（Ａ
ＷＧ）を製造するための製造方法における第３の工程を
示すアレー光導波路型光合分波器（ＡＷＧ）の平面図で
ある。

【図２４】 図２０のアレー光導波路型光合分波器（Ａ
ＷＧ）を製造するための製造方法における第４の工程を
示すアレー光導波路型光合分波器（ＡＷＧ）の平面図で
ある。

【図２５】 従来例１の平面光波回路（ＰＬＣ）１０１
の構成を示す縦断面図である。

【図２６】 図２５の平面光波回路（ＰＬＣ）１０１を
製造するための製造方法を示す第１の工程を示す縦断面
図である。

【図２７】 図２５の平面光波回路（ＰＬＣ）１０１を
製造するための製造方法を示す第２の工程を示す縦断面
図である。

【図２８】 図２５の平面光波回路（ＰＬＣ）１０１を
製造するための製造方法を示す第３の工程を示す縦断面
図である。

【図２９】 図２５の平面光波回路（ＰＬＣ）１０１を
製造するための製造方法を示す第４の工程を示す縦断面
図である。

【図３０】 図２５の平面光波回路（ＰＬＣ）１０１を
製造するための製造方法を示す第５の工程を示す縦断面
図である。

【図３１】 図２５の平面光波回路（ＰＬＣ）１０１を
製造するための製造方法を示す第６の工程を示す縦断面
図である。

【図３２】 図２５の平面光波回路（ＰＬＣ）１０１を
製造するための製造方法を示す第７の工程を示す縦断面
図である。

【図３３】 従来例２の平面光波回路（ＰＬＣ）１０２
の構成を示す縦断面図である。

【図３４】 従来例３の平面光波回路（ＰＬＣ）１０４
である合波分波フィルタ１０３の構成を示す平面図であ
る。

【図３５】 図３４の合波分波フィルタ１０３において
グレーティングを形成するための方法を示す縦断面図で
ある。

【図３６】 従来例４の平面光波回路（ＰＬＣ）におけ
るＡｒＦレーザの紫外光の照射時間に対する透過係数の
特性を示すグラフである。

【図３７】 従来例４の平面光波回路（ＰＬＣ）におけ
る正規化された透過係数の波長特性を示すグラフであ
る。

【図３８】 本発明に係る実施の形態７の平面光波回路
（ＰＬＣ）１である２つの３ｄＢカプラ４ａ，４ｂを備
えたマッハツェンダー光導波路２にてなる光導波路装置
の構成を示す平面図である。

【図３９】 図３８の光導波路装置の偏波特性を測定す
るときの周辺回路を含むブロック図である。

【図４０】 本発明に係る実施の形態８の平面光波回路
（ＰＬＣ）１ａであって、実施の形態２の図１０乃至図
１４に示したのと同様の方法でＡｒＦレーザの紫外光を
照射して複屈折を低減させた後、マッハツェンダー光導
波路２の中央部の２本のアーム部にグレーティング５
ａ，５ｂを形成したＰＬＣ１ａにおいて、グレーティン
グ５ａ，５ｂで反射した光信号の偏波モード分散（ＰＭ
Ｄ）の波長特性と損失の波長特性（反射スペクトル）を
示すグラフである。

【図４１】 本発明に係る実施の形態８の平面光波回路
（ＰＬＣ）１ａであって、実施の形態２で図１１と図１
２の工程を省略し、すなわちＡｒＦレーザの紫外光を照
射して複屈折を低減させる工程を省略したＰＬＣ１ａに
おいて、グレーティング５ａ，５ｂで反射した光信号の
偏波モード分散（ＰＭＤ）の波長特性と損失の波長特性
（反射スペクトル）を示すグラフである。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 平面光波回路（ＰＬＣ）、２
マッハツェンダー光導波路、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ
光導波路、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆポー
ト、４ａ，４ｂ ３ｄＢカプラ、５ａ，５ｂ，５ｃ，５
ｄ，５ｅ グレーティング、６，６ａ 位相マスク、
７，７ａ 紫外光、８ 光源、９ 偏波コントローラ、
１０ スペクトルアナライザ、１１ 紫外光、１２ 光
サーキュレータ、１３ａ 入力光導波路、１３ｂ 出力
光導波路、１３ｃ，１３ｄ スラブ光導波路、１３ｅ
アレー光導波路、１４ 基板、１５ コア、１６ クラ
ッド、１７ バッファ層、５０ 光ファイバケーブル、
５１ コア、５２ クラッド、７１，７２，７３ 光フ
ァイバケーブル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹谷 元 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 高林 正和 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 前川 武之 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 星崎 潤一郎 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 内川 英興 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA02 KA04 KA12 KB04 LA02 LA03 LA19 PA01 PA11 PA24 PA30 QA04 RA00 TA00

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光導波路装置の平面光波回路に形成され
   た光導波路の実質的に全体に紫外光を照射することによ
   り、上記光導波路の複屈折を低減又は増大させるように
   制御するステップを含むことを特徴とする光導波路装置
   の複屈折制御方法。
2. 【請求項２】 光ファイバケーブルである光導波路の実
   質的に全体に紫外光を照射することにより、上記光導波
   路の複屈折を増大させるように制御するステップを含む
   ことを特徴とする光導波路装置の複屈折制御方法。
3. 【請求項３】 上記制御するステップの後に、上記光導
   波路の一部に第１のグレーティングを形成するステップ
   をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２記載の光
   導波路装置の複屈折制御方法。
4. 【請求項４】 上記制御するステップの前に、上記光導
   波路の一部に別の紫外光を照射することにより第２のグ
   レーティングを形成するステップをさらに含むことを特
   徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載の
   光導波路装置の複屈折制御方法。
5. 【請求項５】 上記制御するステップは、上記光導波路
   の偏波特性を測定し、上記測定された偏波特性に基づい
   て上記紫外光の照射量を調整することを特徴とする請求
   項１乃至４のうちのいずれか１つに記載の光導波路装置
   の複屈折制御方法。
6. 【請求項６】 上記制御するステップは、上記光導波路
   の複屈折を５×１０ ^-5以下に低減させるように制御し、
   もしくは上記光導波路の複屈折を２．５×１０^-4以上に
   増大させるように制御することを特徴とする請求項１乃
   至５のうちのいずれか１つに記載の光導波路装置の複屈
   折制御方法。
7. 【請求項７】 上記制御するステップにおける紫外光の
   波長は、１６２ｎｍ乃至２３０ｎｍであることを特徴と
   する請求項１乃至６のうちのいずれか１つに記載の光導
   波路装置の複屈折制御方法。
8. 【請求項８】 上記第２のグレーティングを形成するス
   テップにおける別の紫外光の波長は、２３０ｎｍ乃至３
   ８０ｎｍであることを特徴とする請求項４記載の光導波
   路装置の複屈折制御方法。
9. 【請求項９】 上記光導波路に、水素と重水素のうちの
   少なくとも一方を添加するステップをさらに含むことを
   特徴とする請求項１乃至８のうちのいずれか１つに記載
   の光導波路装置の複屈折制御方法。
10. 【請求項１０】 光導波路を備えた光導波路装置におい
    て、 上記光導波路は、請求項１乃至９のうちのいずれか１つ
    に記載の光導波路装置の複屈折制御方法によって制御さ
    れた複屈折を有することを特徴とする光導波路装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の光導波路装置におい
    て、 上記光導波路は屈折率変調が形成されたグレーティング
    を備えたことを特徴とするグレーティングデバイス。