JP2001330745A - Optical waveguide grating device and its manufacturing method - Google Patents

Optical waveguide grating device and its manufacturing method

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JP2001330745A
JP2001330745A JP2000153000A JP2000153000A JP2001330745A JP 2001330745 A JP2001330745 A JP 2001330745A JP 2000153000 A JP2000153000 A JP 2000153000A JP 2000153000 A JP2000153000 A JP 2000153000A JP 2001330745 A JP2001330745 A JP 2001330745A
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optical waveguide
thermal expansion
core layer
substrate
layer
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Application number
JP2000153000A
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Japanese (ja)
Inventor
Junichiro Hoshizaki
潤一郎 星崎
Takeshi Maekawa
武之 前川
Kiichi Yoshiara
喜市 吉新
Masakazu Takabayashi
正和 高林
Hajime Takeya
元 竹谷
Sadayuki Matsumoto
貞行 松本
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical waveguide grating device such as a band passing filter, a coupling and branching device and a dispersion compensator wherein temperature stability of a reflected central wavelength of a grating is improved and its manufacturing method. SOLUTION: In the optical waveguide grating device 1 wherein a clad layer 7 storing a core layer 5 is formed on a substrate 21 and the grating 2 is formed in at least a part of the core layer 5, the substrate 21 is the optical waveguide grating device 1 consisting of a material having a linear thermal expansion coefficient larger than the linear thermal expansion coefficient of the core layer 5. Also, the clad layer 7 storing the core layer 5 is formed on the substrate 21 consisting of a material having a linear thermal expansion coefficient larger than the linear thermal expansion coefficient of the core layer 5, and the grating 2 is formed in at least a part of the core layer 5 to obtain the optical waveguide grating device 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路グレーテ
ィングデバイス及びその製造方法、特に、帯域通過フィ
ルタ、合分波器、分散補償器等の光導波路グレーティン
グデバイス及びその製造方法に関する。
The present invention relates to an optical waveguide grating device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an optical waveguide grating device such as a band-pass filter, a multiplexer / demultiplexer, a dispersion compensator, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、超高速波長多重通信システムにお
いて、波長多重光通信システムの高度化に伴い、波長多
重信号を合波/分波する光合分波器、帯域通過フィル
タ、及び分散補償器の反射中心波長の制御技術向上に対
する要求が高まってきた。
2. Description of the Related Art In recent years, in an ultra-high-speed wavelength division multiplexing communication system, with the advancement of a wavelength division multiplexing optical communication system, an optical multiplexer / demultiplexer for multiplexing / demultiplexing a wavelength multiplexed signal, a bandpass filter, and a dispersion compensator have been developed. There has been a growing demand for improved control techniques for the central wavelength of reflection.

【0003】図9に従来例の導波路グレーティングデバ
イスを利用した帯域通過フィルタの一例を示す。ここで
使用される導波路グレーティングデバイスは、ある特定
の波長の光を反射する機能を有するもので、反射中心波
長λcは、下記数1で定義される。ここで、Neffはグレ
ーティングの実効屈折率、Λはグレーティングの周期で
ある。
FIG. 9 shows an example of a band-pass filter using a conventional waveguide grating device. Waveguide grating devices, as used herein, those having a function of reflecting light of a particular wavelength, the reflection center wavelength lambda c is defined by the following equation (1). Here, N eff is the effective refractive index of the grating, and Λ is the period of the grating.

【数1】 (Equation 1)

【0004】図9に示した帯域通過フィルタ10におい
て、ポートP1から入力された光は3dBカプラで2分
岐される。グレーティングの反射中心波長λcと等しい
波長の光、すなわち信号光S(λ1)はグレーティング
で反射されて、再度3dBカプラで合波されてポートP
2から出力される。グレーティングの反射中心波長λ c
と異なる波長の光、すなわちノイズ光はグレーティング
を通過してポートP3,4から出力される。このように
して、図9の帯域通過フィルタ10は、ノイズ光をカッ
トし、信号光のみをポートP2から取り出すことができ
る。
In the band pass filter 10 shown in FIG.
The light input from port P1 is split by a 3 dB coupler for 2 minutes.
It is forked. Grating reflection center wavelength λcEquals
Wavelength light, that is, the signal light S (λ1) Is a grating
Is reflected by the port P, and is multiplexed again by the 3 dB coupler, and the port P
2 output. Grating reflection center wavelength λ c
Light with a wavelength different from that of the
And output from ports P3 and P4. in this way
Then, the band-pass filter 10 of FIG.
Only the signal light can be extracted from port P2.
You.

【0005】また、図10は導波路グレーティングデバ
イスを利用した合分波回路20の一例を示すものであ
る。この図10に示す従来例の合分波回路20におい
て、例えば種々の異なる波長の信号(S(λ1),S
(λ2),S(λ3),・・・)がポートP1から入射さ
れると、ある特定の波長の信号光のみ(図10ではS
(λ1))がグレーティングで反射されてポートP2か
ら出力される(分波)。それ以外の波長の信号光(S
(λ2),S(λ3),・・・)はポートP4から出力さ
れる。またポートP3から入力された特定波長の信号光
S(λ1)(λ1の波長を有する光)はグレーティングで
反射されてポートP4から出力される(合波)。
FIG. 10 shows an example of a multiplexing / demultiplexing circuit 20 using a waveguide grating device. In the conventional multiplexing / demultiplexing circuit 20 shown in FIG. 10, for example, signals (S (λ 1 ), S
2 ), S (λ 3 ),...) Are input from the port P1, and only the signal light of a specific wavelength (in FIG. 10, S
1 )) is reflected by the grating and output from the port P2 (demultiplexing). Signal light of other wavelength (S
2 ), S (λ 3 ),...) Are output from the port P4. The port signal light S of a specific wavelength input from P3 (lambda 1) (light having a wavelength of lambda 1) is output after being reflected by the grating from the port P4 (multiplexing).

【0006】SiO2系光導波路デバイスは、低損失で
あることや、光ファイバケーブルとの整合性がよい等多
くの長所を有しており、光通信システムに適したデバイ
スである。図11(a)は、図10の光導波路グレーテ
ィングデバイスを利用した合分波回路20の導波路に沿
って切断した断面図であり、図11(b)は、上記導波
路に垂直な断面図である。図11(b)中に示した点線
は、クラッド層7中のアンダークラッド層4とオーバク
ラッド層6の境界を示す。通常、光導波路はSiO2
の材料からなるコア層5とコア層5を囲むクラッド層7
(アンダークラッド層4とオーバークラッド層6)とか
ら構成されている。各々、光ファイバとの整合性を考慮
して、アンダークラッド層4の厚みが約20μm、コア
層5の断面は、約6×6〜8×8μm、オーバークラッ
ド層6の厚みが約20μmのサイズのものが使用されて
いる。また、コア層5は、光を導くためにクラッド層7
に比べて屈折率が0.3〜2%程度高くなるように作製
される。
[0006] The SiO 2 optical waveguide device has many advantages such as low loss and good compatibility with an optical fiber cable, and is a device suitable for an optical communication system. FIG. 11A is a sectional view taken along the waveguide of the multiplexing / demultiplexing circuit 20 using the optical waveguide grating device of FIG. 10, and FIG. 11B is a sectional view perpendicular to the waveguide. It is. The dotted line shown in FIG. 11B indicates the boundary between the under cladding layer 4 and the over cladding layer 6 in the cladding layer 7. Usually, the optical waveguide is composed of a core layer 5 made of a SiO 2 material and a clad layer 7 surrounding the core layer 5.
(Under cladding layer 4 and over cladding layer 6). In consideration of the matching with the optical fiber, the size of the under cladding layer 4 is about 20 μm, the cross section of the core layer 5 is about 6 × 6 to 8 × 8 μm, and the thickness of the over cladding layer 6 is about 20 μm. Are used. Further, the core layer 5 has a cladding layer 7 for guiding light.
It is manufactured so that the refractive index becomes higher by about 0.3 to 2% than that of the above.

【0007】従来のSiO2系導波路の製造工程は、
(1)基板3上にアンダークラッド層4を形成する工程
と、(2)コア層5を形成する工程と、(3)フォトリ
ソグラフィ法によりマスクのパターニングを行う工程
と、(4)ドライ又はウェットエッチングによりコア層
5を成形する工程と、(5)コア層5を覆うオーバーク
ラッド層6を形成する工程とからなる。
The manufacturing process of the conventional SiO 2 based waveguide is as follows.
(1) a step of forming an under cladding layer 4 on a substrate 3, (2) a step of forming a core layer 5, (3) a step of patterning a mask by photolithography, and (4) a dry or wet process. It comprises a step of forming the core layer 5 by etching and (5) a step of forming the over cladding layer 6 covering the core layer 5.

【0008】次に、光導波路グレーティングの作製方法
について説明する。光導波路グレーティングの作製方法
の代表的なものとしては、光誘起屈折率変化を利用した
ものが挙げられる。なお、光誘起屈折率変化とは、ゲル
マニウムを添加したSiO2系導波路に紫外光を照射す
ると屈折率が変化する現象のことである。
Next, a method for manufacturing an optical waveguide grating will be described. As a typical method of manufacturing an optical waveguide grating, a method utilizing a photo-induced refractive index change can be cited. Note that the light-induced refractive index change is a phenomenon in which the refractive index changes when an SiO 2 -based waveguide to which germanium is added is irradiated with ultraviolet light.

【0009】具体的には、導波路上に2つの紫外光を干
渉させて干渉縞を形成すると、干渉縞の周期に対応した
屈折率変化が生じ、導波路グレーティングが作製され
る。これによる屈折率の変化は0.001程度の小さな
ものであるが、干渉縞の一周期は約500nm程度と非
常に小さいため、グレーティングを1cm程度の長さに
すると、20,000周期程度の導波路グレーティング
を作製することができ、反射中心波長において容易に概
ね100%の反射率が得られる。
Specifically, when two ultraviolet lights interfere with each other on a waveguide to form an interference fringe, a refractive index change corresponding to the period of the interference fringe occurs, and a waveguide grating is manufactured. The change in the refractive index due to this is as small as about 0.001, but one period of the interference fringes is very small, about 500 nm. A waveguide grating can be manufactured, and a reflectance of approximately 100% can easily be obtained at a reflection center wavelength.

【0010】このようにして作製された光導波路グレー
ティングにおいて、グレーティング周期に製造ばらつき
があるために、グレーティングの反射中心波長には一定
のばらつきが存在する。また、グレーティングの作製に
おいて、紫外光強度や照射時間が大きくなったり、セッ
ティング等の条件により導波路グレーティングが導波路
の光の進行方向に対して直角方向から傾いて作製された
りすると反射中心波長は大きくなる。従って、反射中心
波長を調整する工程が必要となる場合があり、従来は導
波路グレーティングを作製した後に、反射中心波長を測
定して、所望の反射中心波長と異なる場合に導波路グレ
ーティングにさらに紫外光を照射して反射中心波長を調
整する方法(特開平9−288205号公報)がある。
また、反射中心波長の経時変化を抑制するために、加熱
処理を行う方法(特開平10−339821号公報)が
ある。
[0010] In the optical waveguide grating manufactured as described above, there is a certain variation in the reflection center wavelength of the grating due to manufacturing variations in the grating period. Also, in the fabrication of the grating, if the intensity of the ultraviolet light or the irradiation time is increased, or if the waveguide grating is fabricated to be inclined from the direction perpendicular to the traveling direction of the light in the waveguide due to conditions such as settings, the reflection center wavelength is increased. growing. Therefore, a step of adjusting the reflection center wavelength may be required. Conventionally, after the waveguide grating is manufactured, the reflection center wavelength is measured, and if the desired reflection center wavelength is different from the desired reflection center wavelength, the waveguide grating is further subjected to ultraviolet light. There is a method of adjusting the reflection center wavelength by irradiating light (Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-288205).
Further, there is a method of performing a heat treatment in order to suppress a temporal change of the reflection center wavelength (Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-339821).

【0011】また、SiO2系の材料を用いる光導波路
の実効屈折率Neffは温度により変化し、それに伴い反
射中心波長λcも数1に従って図12に示すように変化
する。通常、SiO2系導波路上に作製したグレーティ
ングでは、0.01nm/℃の割合で変化する屈折率を
有しているが、温度変化により反射中心波長が変化する
という問題は、材料そのものの温度特性に起因して発生
するものであるために、従来は、ペルチェ素子等を用い
て温度制御をしたり、導波路の屈折率の温度係数とは逆
符合の温度係数の屈折率を持つ光学媒質を導波路上に被
覆する方法(特開平10−186167号公報)により
反射中心波長の温度変化を防止していた。
The effective refractive index N eff of an optical waveguide using a SiO 2 material changes with temperature, and the central reflection wavelength λ c also changes according to Equation 1 as shown in FIG. Normally, a grating fabricated on a SiO 2 -based waveguide has a refractive index that changes at a rate of 0.01 nm / ° C. However, the problem that the reflection center wavelength changes due to temperature change is a problem of the material itself. Conventionally, the temperature is controlled by using a Peltier element or the like, and the optical medium has a refractive index with a temperature coefficient opposite to that of the waveguide. Is coated on the waveguide (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10-186167) to prevent the temperature change of the reflection center wavelength.

【0012】また、1999年電子情報通信学会総合大
会において、「導波路型Add/Dropフィルタの温
度特性補償(C−3−98)」の荒井等による報告で
は、導波路が形成された石英基板の底部に熱膨張係数の
高いアルミニウム板を接着剤により張り付けた構造によ
って、石英基板とアルミニウム板との熱膨張係数差によ
る凹面形の反りを発生させる手法が提案された。これに
より、グレーティングの反射中心波長は歪み量をコント
ロールすることにより石英の屈折率の温度変化による反
射中心波長の変化とを相殺させて反射中心波長の温度変
化を若干低減させている。
A report by Arai et al. On "Temperature characteristic compensation of waveguide-type Add / Drop filter (C-3-98)" at the 1999 IEICE General Conference described a quartz substrate on which a waveguide was formed. A method of generating a concave-shaped warp due to a difference in thermal expansion coefficient between a quartz substrate and an aluminum plate by using a structure in which an aluminum plate having a high thermal expansion coefficient is adhered to the bottom of an aluminum plate with an adhesive has been proposed. By controlling the amount of distortion, the reflection center wavelength of the grating cancels out the change in the reflection center wavelength due to the temperature change in the refractive index of quartz, thereby slightly reducing the temperature change in the reflection center wavelength.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、紫外線
を導波路グレーティングに再照射する方法や加熱処理を
行う方法は、調整に時間が掛かり、安価に製造すること
ができないという問題点がある。また、これらは製造直
後に行なう調整用の手法であって、使用環境下での温度
変化を補償するには適さないものである。一方、反射中
心波長の温度変化を小さくするための構造として、ペル
チェ素子等を用いて温度制御する構造では温度制御用の
装置を要し、全体に大型化してしまうという問題点があ
り、また、導波路の屈折率の温度係数とは逆符合の温度
係数の屈折率を持つ光学媒質を導波路上に被覆する構造
では、その構造が複雑になり製造時間に時間が掛かると
いう問題点があった。
However, the method of re-irradiating the waveguide grating with ultraviolet light or the method of performing heat treatment has a problem that it takes a long time for adjustment and cannot be manufactured at low cost. Further, these are adjustment methods performed immediately after manufacturing, and are not suitable for compensating for a temperature change under a use environment. On the other hand, as a structure for reducing the temperature change of the reflection center wavelength, a structure for controlling the temperature using a Peltier element or the like requires a device for temperature control, and there is a problem that the entire device is enlarged. In a structure in which an optical medium having a refractive index having a temperature coefficient opposite to that of the refractive index of the waveguide is coated on the waveguide, there is a problem that the structure is complicated and the manufacturing time is long. .

【0014】また、基板より熱膨張係数の大きい金属板
を基板の下面に接着剤により張付ける構造では、基板と
アルミニウム板の接合が接着剤によるものであるため、
この接着層が応力歪みを吸収してしまったり、あるいは
基板とアルミニウム板の間にずれを発生させるのでグレ
ーティングに十分な応力が伝達できず、温度依存性を改
善することは困難であった。
In a structure in which a metal plate having a larger coefficient of thermal expansion than the substrate is attached to the lower surface of the substrate with an adhesive, the bonding between the substrate and the aluminum plate is based on the adhesive.
This adhesive layer absorbs stress strain or generates a gap between the substrate and the aluminum plate, so that sufficient stress cannot be transmitted to the grating, and it has been difficult to improve the temperature dependency.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明に係る光導波路グ
レーティングデバイスは、基板上に、コア層を収容する
クラッド層を形成し、前記コア層の少なくとも一部にグ
レーティングを形成してなる光導波路グレーティングデ
バイスであって、前記基板は、前記コア層の線熱膨張係
数より大きな線熱膨張係数を有する材料からなることを
特徴とする。
An optical waveguide grating device according to the present invention comprises an optical waveguide formed by forming a clad layer for accommodating a core layer on a substrate and forming a grating on at least a part of the core layer. A grating device, wherein the substrate is made of a material having a linear thermal expansion coefficient larger than a linear thermal expansion coefficient of the core layer.

【0016】本発明に係る光導波路グレーティングデバ
イスは、基板上に、コア層を収容するクラッド層を形成
し、前記コア層の少なくとも一部にグレーティングを形
成してなる光導波路グレーティングデバイスであって、
前記クラッド層上に前記コア層の線熱膨張係数より小さ
な線熱膨張係数を有する材料にてなる上層を形成したこ
とを特徴とする。
An optical waveguide grating device according to the present invention is an optical waveguide grating device in which a clad layer for accommodating a core layer is formed on a substrate, and a grating is formed on at least a part of the core layer.
An upper layer made of a material having a linear thermal expansion coefficient smaller than that of the core layer is formed on the cladding layer.

【0017】本発明に係る光導波路グレーティングデバ
イスは、基板上に、コア層を収容するクラッド層を形成
し、前記コア層の少なくとも一部にグレーティングを形
成してなる光導波路グレーティングデバイスであって、
前記基板は、前記コア層の線熱膨張係数より大きな線熱
膨張係数を有する材料からなり、前記クラッド層上に前
記コア層の線熱膨張係数より小さな線熱膨張係数を有す
る材料にてなる上層を形成したことを特徴とする。
An optical waveguide grating device according to the present invention is an optical waveguide grating device in which a clad layer for accommodating a core layer is formed on a substrate, and a grating is formed on at least a part of the core layer.
The substrate is composed of a material having a linear thermal expansion coefficient larger than the linear thermal expansion coefficient of the core layer, and an upper layer made of a material having a linear thermal expansion coefficient smaller than the linear thermal expansion coefficient of the core layer on the cladding layer. Is formed.

【0018】また、前記光導波路グレーティングデバイ
スであって、前記基板の線熱膨張係数と前記コア層の線
熱膨張係数の間で選択された線熱膨張係数を有する材料
からなる少なくとも一つの中間層を、前記基板と前記ク
ラッド層との間にさらに形成したことを特徴とする。
The optical waveguide grating device may further comprise at least one intermediate layer made of a material having a linear thermal expansion coefficient selected between a linear thermal expansion coefficient of the substrate and a linear thermal expansion coefficient of the core layer. Is further formed between the substrate and the cladding layer.

【0019】さらに、前記光導波路グレーティングデバ
イスであって、前記基板は、前記基板の厚さと前記グレ
ーティングの反射中心波長の温度に対する変化量dλ/
dTとの関係において、前記温度変化量dλ/dTが−
0.010nm/℃〜0.010nm/℃の範囲となる
ように予め調整した厚さを有することを特徴とする。
Further, in the above-mentioned optical waveguide grating device, the substrate has a thickness d of the substrate and a change amount dλ / of a reflection center wavelength of the grating with respect to the temperature.
In relation to dT, the temperature change dλ / dT is −
It is characterized by having a thickness adjusted in advance so as to be in a range of 0.010 nm / ° C to 0.010 nm / ° C.

【0020】またさらに、前記光導波路グレーティング
デバイスであって、前記コア層は、SiO2系ガラスを
主成分として、Ge、Ti、Zr、Al、B、P、Fか
らなる群より選択された少なくとも一つ以上の添加元素
を含有するSiO2系ガラスからなることを特徴とす
る。
Still further, in the above-mentioned optical waveguide grating device, the core layer has at least one selected from the group consisting of Ge, Ti, Zr, Al, B, P, and F, mainly composed of SiO 2 -based glass. It is characterized by being made of SiO 2 glass containing one or more additional elements.

【0021】また、前記光導波路グレーティングデバイ
スであって、前記コア層の少なくとも一部に形成した前
記グレーティングは、紫外光を照射して前記コア層の少
なくとも一部の屈折率を変化させて形成されたことを特
徴とする。
Further, in the optical waveguide grating device, the grating formed on at least a part of the core layer is formed by irradiating ultraviolet light to change a refractive index of at least a part of the core layer. It is characterized by having.

【0022】本発明に係る光導波路グレーティングデバ
イスの製造方法は、基板上に、コア層を収容するクラッ
ド層を形成し、前記コア層の少なくとも一部にグレーテ
ィングを形成するステップを含む光導波路グレーティン
グデバイスの製造方法であって、前記基板は、前記コア
層の線熱膨張係数より大きな線熱膨張係数を有する材料
からなることを特徴とする。
A method of manufacturing an optical waveguide grating device according to the present invention includes the steps of: forming a clad layer for accommodating a core layer on a substrate; and forming a grating on at least a part of the core layer. Wherein the substrate is made of a material having a linear thermal expansion coefficient larger than that of the core layer.

【0023】本発明に係る光導波路グレーティングデバ
イスの製造方法は、基板上に、コア層を収容するクラッ
ド層を形成し、前記コア層の少なくとも一部にグレーテ
ィングを形成するステップを含む光導波路グレーティン
グデバイスの製造方法であって、前記クラッド層上に、
前記コア層の線熱膨張係数より小さな線熱膨張係数を有
する材料にてなる上層を形成するステップをさらに含む
ことを特徴とする。
A method of manufacturing an optical waveguide grating device according to the present invention includes the steps of: forming a cladding layer for accommodating a core layer on a substrate; and forming a grating on at least a part of the core layer. The method of claim, wherein on the cladding layer,
The method may further include forming an upper layer made of a material having a linear thermal expansion coefficient smaller than a linear thermal expansion coefficient of the core layer.

【0024】本発明に係る光導波路グレーティングデバ
イスの製造方法は、基板上に、コア層を収容するクラッ
ド層を形成するステップを含む光導波路グレーティング
デバイスの製造方法であって、前記基板は、前記コア層
の線熱膨張係数より大きな線熱膨張係数を有する材料か
らなり、前記クラッド層上に、前記コア層の線熱膨張係
数より小さな線熱膨張係数を有する材料にてなる上層を
形成するステップをさらに含むことを特徴とする。
[0024] A method for manufacturing an optical waveguide grating device according to the present invention is a method for manufacturing an optical waveguide grating device, comprising the step of forming a clad layer for accommodating a core layer on a substrate. Forming a top layer made of a material having a coefficient of linear thermal expansion larger than the coefficient of linear thermal expansion of the layer, and a material having a coefficient of linear thermal expansion smaller than the coefficient of linear thermal expansion of the core layer on the cladding layer. It is further characterized by including.

【0025】また、前記光導波路グレーティングデバイ
スの製造方法であって、前記基板上に前記クラッド層を
形成する前に、前記基板の線熱膨張係数と前記コア層の
線熱膨張係数との間で選択された線熱膨張係数を有する
材料からなる少なくとも一つの中間層を、前記基板と前
記クラッド層との間に形成するステップをさらに含むこ
とを特徴とする。
Further, in the method of manufacturing the optical waveguide grating device, before forming the cladding layer on the substrate, the linear thermal expansion coefficient between the substrate and the core layer may be changed. The method may further include forming at least one intermediate layer made of a material having a selected coefficient of linear thermal expansion between the substrate and the cladding layer.

【0026】さらに、前記光導波路グレーティングデバ
イスの製造方法であって、前記基板は、前記基板の厚さ
と前記グレーティングの反射中心波長の温度に対する変
化量dλ/dTとの関係において、前記温度変化量dλ
/dTが−0.010nm/℃〜0.010nm/℃の
範囲となるように予め調整した厚さを有することを特徴
とする。
Further, in the method of manufacturing the optical waveguide grating device, the substrate may be configured such that the temperature change amount dλ / dT is a relation between the thickness of the substrate and the change amount dλ / dT of the reflection center wavelength of the grating with respect to the temperature.
It is characterized by having a thickness adjusted in advance so that / dT is in the range of -0.010 nm / ° C to 0.010 nm / ° C.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】本発明の理解を容易にするために
以下の実施の形態により本発明を説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to facilitate understanding of the present invention, the present invention will be described with reference to the following embodiments.

【0028】実施の形態1.本発明の実施の形態1に係
る光導波路グレーティングデバイスは、図1(a)に示
すようにコア層5のSiO2系ガラスよりも熱膨張係数
の大きい材料からなる基板21上に光導波路グレーティ
ング2を形成することを特徴としている。
Embodiment 1 As shown in FIG. 1A, the optical waveguide grating device according to the first embodiment of the present invention has an optical waveguide grating 2 on a substrate 21 made of a material having a larger thermal expansion coefficient than the SiO 2 glass of the core layer 5. Is formed.

【0029】図1(a)は、コア層5のSiO2系ガラ
スより線熱膨張係数の高い材料を基板21に用いた場合
の導波路に沿って切断した断面図であり、図1(b)は
温度上昇により基板21とその上に形成した光導波路グ
レーティング2がそれぞれの線熱膨張係数の差に起因す
る応力を生じてバイメタルのようにグレーティング2を
含むコア層5が撓んでいる模式図である。
FIG. 1A is a cross-sectional view taken along the waveguide when a material having a higher linear thermal expansion coefficient than that of the SiO 2 glass of the core layer 5 is used for the substrate 21. 4) is a schematic view in which the substrate 21 and the optical waveguide grating 2 formed thereon are stressed due to a difference in their linear thermal expansion coefficients due to a temperature rise, and the core layer 5 including the grating 2 is bent like a bimetal. It is.

【0030】本実施の形態1に係る光導波路グレーティ
ングデバイスは、基板21上にコア層5、クラッド層7
(アンダークラッド層4とオーバクラッド層6)を形成
してなる。基板21としては、コア層5のSiO2系ガ
ラスより線熱膨張係数が高い厚さ0.3mmのAl基板
21(純度99%以上)を用いている。基板21上に形
成したアンダークラッド層4は、厚さ15〜20μmの
SiO2系ガラス(Siとして37.5wt%、Bとし
て7.8wt%)からなる。アンダークラッド層4上に
形成したコア層5は、厚さ6μmのSiO2系ガラス
(Siとして50wt%以下、Geとして15wt%以
下、Bとして5wt%以下)からなる。コア層5上に形
成したオーバクラッド層6は、厚さ15〜20μmのS
iO2系ガラス(Siとして37.5wt%、Bとして
7.8wt%)からなる。なお、コア層5とクラッド層
7との屈折率差を約0.7%程度とするためにそれぞれ
の組成比を調整している。
The optical waveguide grating device according to the first embodiment includes a core layer 5 and a cladding layer 7 on a substrate 21.
(Under cladding layer 4 and over cladding layer 6). As the substrate 21, an Al substrate 21 (purity: 99% or more) having a thickness of 0.3 mm and a higher linear thermal expansion coefficient than the SiO 2 glass of the core layer 5 is used. The under cladding layer 4 formed on the substrate 21 is made of SiO 2 -based glass (37.5 wt% as Si and 7.8 wt% as B) having a thickness of 15 to 20 μm. The core layer 5 formed on the under cladding layer 4 is made of 6 μm thick SiO 2 glass (50 wt% or less for Si, 15 wt% or less for Ge, and 5 wt% or less for B). The over cladding layer 6 formed on the core layer 5 has a thickness of 15 to 20 μm.
It is made of iO 2 -based glass (37.5 wt% as Si, 7.8 wt% as B). The respective composition ratios are adjusted so that the refractive index difference between the core layer 5 and the cladding layer 7 is about 0.7%.

【0031】本実施の形態1に係る光導波路グレーティ
ングデバイスでは、温度上昇があった場合には、基板2
1とコア層5のそれぞれの線熱膨張係数に差が存在する
ため、その熱膨張量は異なる。この熱膨張量の差に起因
して応力が生じ、バイメタルのようにグレーティング2
を含むコア層5が撓んでグレーティング2の周期Λを小
さくする(図1(b))。温度上昇が生じた場合にグレ
ーティング2を撓ませることによってグレーティング2
の周期Λを小さくして、グレーティング2の反射中心波
長λcを数1に従って短波長側にシフトさせ、SiO2
材料の屈折率の温度変化によるグレーティング2の反射
中心波長の温度変化とを互いに相殺させて温度安定性を
改善するものである。
In the optical waveguide grating device according to the first embodiment, when the temperature rises, the substrate 2
1 and the core layer 5 have different coefficients of linear thermal expansion, so that the amounts of thermal expansion are different. A stress is generated due to the difference in the amount of thermal expansion, and the grating 2
The core layer 5 containing 撓 is bent to reduce the period Λ of the grating 2 (FIG. 1B). When the temperature rises, the grating 2 is bent so that the grating 2
, The reflection center wavelength λ c of the grating 2 is shifted to the shorter wavelength side according to the equation 1, and the temperature change of the reflection center wavelength of the grating 2 due to the temperature change of the refractive index of the SiO 2 based material is compared with each other. It offsets and improves temperature stability.

【0032】グレーティング2の反射中心波長λcの温
度変化を低減する具体的な作用を以下に説明する。図1
2に示すように、常温付近では温度上昇とともに反射中
心波長λcは増加する。温度上昇があった場合には、基
板21とコア層5のそれぞれの線熱膨張係数に差が存在
するため、その熱膨張量は異なる。この熱膨張量の差に
起因して応力が生じ、グレーティング2を含むコア層5
が撓んでグレーティング2の周期Λを小さくする。グレ
ーティング2の周期Λが小さくなることによって反射中
心波長λcは数1にしたがって小さくなる。これによ
り、温度上昇による反射中心波長λcの増加を抑制する
ことができる。一方、温度下降の際には温度上昇の場合
と逆の作用により反射中心波長λcの低下を抑制するこ
とができ、反射中心波長λcの温度変化を補償すること
ができる。
[0032] describing the specific effect of reducing the temperature change of the reflection center wavelength lambda c of the grating 2 below. FIG.
As shown in FIG. 2, near the room temperature, the reflection center wavelength λ c increases as the temperature rises. If the temperature rises, there is a difference in the coefficient of linear thermal expansion between the substrate 21 and the core layer 5, so that the amounts of thermal expansion are different. Stress is generated due to the difference in the amount of thermal expansion, and the core layer 5 including the grating 2
Is bent to reduce the period Λ of the grating 2. Smaller in accordance with the number 1 reflection center wavelength lambda c by the period of the grating 2 lambda is reduced. Thus, it is possible to suppress the increase of the reflection center wavelength lambda c due to temperature rise. On the other hand, it can be the time of temperature drop can suppress the reduction of the reflection center wavelength lambda c by opposite effects in the case of temperature rise, to compensate for the temperature change of the reflection center wavelength lambda c.

【0033】以下、本実施の形態1に係る光導波路グレ
ーティングデバイスである光導波路グレーティングフィ
ルタ10の各構成要素について図2を参照しながら説明
する。
Hereinafter, each component of the optical waveguide grating filter 10 which is the optical waveguide grating device according to the first embodiment will be described with reference to FIG.

【0034】光導波路11、12としては、例えば、ゲ
ルマニウムを添加したSiO2系光導波路を基板21上
に互いに線対称となるように1対形成される。2つの光
導波路11、12の一部を互いに接近するようにして3
dBカプラ15を形成する。光導波路グレーティング1
3、14は、例えば、紫外光を用いて干渉縞を形成する
ことにより、所定の周期で屈折率を変化させて、光導波
路11、12の一部にそれぞれ形成する。なお、光導波
路グレーティング13、14は、互いに線対称となるよ
うに各光導波路11、12にそれぞれ形成される。な
お、外部接続用のファイバコネクタ16は、光導波路1
1、12の端部に接続され、基板の端部に固定してもよ
い。
As the optical waveguides 11 and 12, for example, a pair of SiO 2 -based optical waveguides doped with germanium is formed on the substrate 21 so as to be line-symmetric with each other. A part of the two optical waveguides 11 and 12 is brought close to each other so that 3
The dB coupler 15 is formed. Optical waveguide grating 1
For example, by forming interference fringes using ultraviolet light, the refractive indices 3 and 14 are formed in a part of the optical waveguides 11 and 12 by changing the refractive index at a predetermined period. The optical waveguide gratings 13 and 14 are formed on the respective optical waveguides 11 and 12 so as to be line-symmetric with each other. Note that the fiber connector 16 for external connection is connected to the optical waveguide 1.
It may be connected to the ends of 1 and 12 and fixed to the end of the substrate.

【0035】本実施の形態1の光導波路グレーティング
フィルタ10において、ポートP1から入力された光は
3dBカプラ15で2分岐される。2分岐された光のう
ち、光導波路グレーティング13、14の反射中心波長
λcに対応する信号光は、光導波路グレーティング1
3、14で反射されて再度3dBカプラ15で合波され
てポートP2から出力される。グレーティング13、1
4の反射中心波長以外の光すなわちノイズはグレーティ
ング13、14を透過してポートP3,P4から出力さ
れる。このようにして光導波路グレーティングフィルタ
10はノイズをカットし、所定の反射中心波長の信号光
のみを取り出す機能を有する。
In the optical waveguide grating filter 10 of the first embodiment, the light input from the port P 1 is split into two by the 3 dB coupler 15. Of the two branched optical signal light corresponding to the reflection center wavelength lambda c of the optical waveguide grating 13, 14 optical waveguide grating 1
The light is reflected at 3, 14 and multiplexed again by the 3 dB coupler 15 and output from the port P2. Grating 13, 1
Light other than the reflection center wavelength of 4, ie, noise, passes through the gratings 13 and 14 and is output from the ports P3 and P4. Thus, the optical waveguide grating filter 10 has a function of cutting noise and extracting only signal light having a predetermined reflection center wavelength.

【0036】なお、実施の形態1における光導波路グレ
ーティングフィルタ10は、アンダークラッド層4、コ
ア層5及びオーバクラッド層6がSiO2系ガラスから
なり、その各組成について、コア層5の組成は、SiO
2を主成分としており、Geを好ましくは15wt%以
下含んでおり、Bを好ましくは5wt%以下含んでい
る。なお、コア層5にTi、Zr、Al、B、P、Fを
含んでいてもよい。また、アンダークラッド層4の組成
は、SiO2を主成分としており、B、P、F、Geを
含んでいてもよい。また、オーバクラッド層6の組成
は、SiO2を主成分としており、B、P、F、Geを
含んでいてもよい。なお、アンダークラッド層4とオー
バクラッド層6はコア層5を囲むクラッド層7として同
一組成であるのが好ましい。
In the optical waveguide grating filter 10 according to the first embodiment, the under cladding layer 4, the core layer 5, and the over cladding layer 6 are made of SiO 2 glass, and the composition of the core layer 5 is as follows. SiO
2 as a main component, preferably containing 15 wt% or less of Ge, and preferably containing 5 wt% or less of B. The core layer 5 may include Ti, Zr, Al, B, P, and F. The composition of the under cladding layer 4 is mainly composed of SiO 2 , and may include B, P, F, and Ge. The composition of the over cladding layer 6 is mainly composed of SiO 2 , and may include B, P, F, and Ge. The under cladding layer 4 and the over cladding layer 6 preferably have the same composition as the cladding layer 7 surrounding the core layer 5.

【0037】基板21としては、コア層5のSiO2
ガラス(線熱膨張係数:5.50×10-7-1)よりも
線熱膨張係数が大きな材料からなるものを用いることが
できる。基板21とコア層5の線熱膨張係数との差が大
きすぎると光導波路グレーティングデバイス自体に歪み
が生じて破損する場合があるので、コア層5のSiO 2
系ガラス(線熱膨張係数:5.50×10-7-1)に対
して103倍以内の範囲の線熱膨張係数であるのが好ま
しい。さらに好ましくはSiO2系ガラスに対して2倍
以上でかつ100倍以内の範囲の線熱膨張係数を有する
材料である。具体的には、基板21として、金属基板と
しては、Al(線熱膨張係数(以下、同様により略):
2.37×10-5-1)、Zn(3.30×10
-5-1)、W(4.50×10-6-1)、Si(3.2
0×10-6-1)等を用いることができ、酸化物基板と
しては、アルミナAl23(7.50×10-6-1)、
酸化マグネシウムMgO(1.0×10-5-1)、酸化
ジルコニウムZrO2(1.0×10-5-1)、チタン
酸バリウムBaTiO3(9.4×10-6-1)等を用
いることができる。
As the substrate 21, SiO 2 of the core layer 5 is used.Twosystem
Glass (linear thermal expansion coefficient: 5.50 × 10-7° C-1)than
Use of a material with a large coefficient of linear thermal expansion
it can. The difference between the linear thermal expansion coefficients of the substrate 21 and the core layer 5 is large.
If it is too large, the optical waveguide grating device will be distorted
May occur, and the core layer 5 may be damaged. Two
System glass (linear thermal expansion coefficient: 5.50 × 10-7° C-1) To
Then 10ThreeIt is preferred that the coefficient of linear thermal expansion be within
New More preferably SiO 2Two2 times that of base glass
It has a linear thermal expansion coefficient within the above range and within 100 times
Material. Specifically, a metal substrate is used as the substrate 21.
Al (linear thermal expansion coefficient (hereinafter abbreviated by the same)):
2.37 × 10-Five° C-1), Zn (3.30 × 10
-Five° C-1), W (4.50 × 10-6° C-1), Si (3.2
0x10-6° C-1) And the like can be used.
Is the alumina AlTwoOThree(7.50 × 10-6° C-1),
Magnesium oxide MgO (1.0 × 10-Five° C-1), Oxidation
Zirconium ZrOTwo(1.0 × 10-Five° C-1),Titanium
Barium acid BaTiOThree(9.4 × 10-6° C-1) Etc.
Can be.

【0038】本実施の形態1の光導波路グレーティング
フィルタ10では、周囲の温度変化に伴うSiO2系光
導波路の屈折率の温度変化によるグレーティング13、
14の反射中心波長の温度変化を低減し、温度制御等に
伴う電力消費を伴うことなく温度変化に対する安定なフ
ィルタ特性を得ることができる。また、従来のペルチェ
素子等を用いて温度制御を行う構造に比し、大幅な低コ
スト化が期待できる。また、基板より線熱膨張係数の大
きい金属板を基板の下面に接着する従来の構造に比べ
て、基板21に直接CVD法により順にアンダークラッ
ド層4、コア層5、オーバクラッド層6を形成している
ので、密着性に優れ、応力の伝達が均一に行なわれるの
で反射中心波長の温度変化を効果的に補償する。これに
より、分散量可変等価器、帯域通過フィルタ、ADM
(Add-Drop Multiplexer/Demultiplexer)フィルタ用途
の光導波路として、周囲の温度変化に伴う光導波路グレ
ーティング13、14の反射中心波長の温度変化を低減
し、温度変化に対して安定なフィルタ特性を実現でき
る。
In the optical waveguide grating filter 10 of the first embodiment, the grating 13 is formed by the temperature change of the refractive index of the SiO 2 optical waveguide due to the change of the surrounding temperature.
The change in the temperature of the reflection center wavelength at 14 can be reduced, and a stable filter characteristic with respect to the temperature change can be obtained without power consumption accompanying temperature control or the like. Also, a significant cost reduction can be expected as compared with a structure in which temperature control is performed using a conventional Peltier element or the like. Further, in comparison with the conventional structure in which a metal plate having a larger linear thermal expansion coefficient than the substrate is bonded to the lower surface of the substrate, the under cladding layer 4, the core layer 5, and the over cladding layer 6 are formed on the substrate 21 by the direct CVD method. As a result, the adhesiveness is excellent and the stress is transmitted uniformly, so that the temperature change of the reflection center wavelength is effectively compensated. Thereby, the dispersion amount variable equalizer, the band-pass filter, the ADM
(Add-Drop Multiplexer / Demultiplexer) As an optical waveguide for filter applications, it can reduce the temperature change of the reflection center wavelength of the optical waveguide gratings 13 and 14 due to the ambient temperature change, and can realize a stable filter characteristic against the temperature change. .

【0039】図3に本実施の形態1の光導波路グレーテ
ィングフィルタに関する製造プロセスの一例を示す。本
実施の形態1の光導波路グレーティングフィルタはCV
D法(化学的気相成長法)により作製することが好まし
い。CVD法における光導波路グレーティングフィルタ
の製造プロセスは、以下の通りである。 (a)まず、基板21上へプラズマCVD法によってア
ンダークラッド層4を形成し、このアンダークラッド層
4上へプラズマCVD法によってコア層5を形成する。 (b)次にアンダークラッド層4およびコア層5の軟化
温度よりも低い温度(800〜1200℃)で熱処理を
行った後に、コア層5上にスパッタ法によりマスク用の
Cr膜25(メタル膜)を形成し、 (c)Cr膜25上にレジスト層26を形成して、 (d)フォトリソグラフィ法によりレジスト層26をパ
ターニングし、 (e)次いで、ドライ(ウェット)エッチングプロセス
によりCr膜25をパターニングする。 (f)そしてパターニングされたCr膜25をマスクに
してRIE(ReactiveIon Etching)によりコア層5を
凸状に加工する。 (g)次いで、コア層5上部のCr膜25をウェットエ
ッチングにより取り除く。 (h)次に、凸状に加工されたコア層5の上にオーバー
クラッド層6をTEOS−O3CVD法によって形成
し、その後、800〜1200℃で熱処理した後、切
断、研磨する。
FIG. 3 shows an example of a manufacturing process for the optical waveguide grating filter according to the first embodiment. The optical waveguide grating filter according to the first embodiment has a CV
It is preferable to manufacture by the method D (chemical vapor deposition method). The manufacturing process of the optical waveguide grating filter in the CVD method is as follows. (A) First, the under cladding layer 4 is formed on the substrate 21 by the plasma CVD method, and the core layer 5 is formed on the under cladding layer 4 by the plasma CVD method. (B) Next, after performing a heat treatment at a temperature (800 to 1200 ° C.) lower than the softening temperature of the under cladding layer 4 and the core layer 5, a Cr film 25 for a mask (metal film) is formed on the core layer 5 by sputtering. ) Is formed, (c) a resist layer 26 is formed on the Cr film 25, (d) the resist layer 26 is patterned by photolithography, and (e) the Cr film 25 is then dry (wet) etched. Is patterned. (F) Then, using the patterned Cr film 25 as a mask, the core layer 5 is processed into a convex shape by RIE (Reactive Ion Etching). (G) Next, the Cr film 25 on the core layer 5 is removed by wet etching. (H) Next, the over cladding layer 6 on the core layer 5 which is machined into a convex shape formed by TEOS-O 3 CVD method, then, after heat treatment at 800 to 1200 ° C., cut, polished.

【0040】なお、上記プロセスでアンダークラッド層
4、コア層5、オーバークラッド層6は、CVD法によ
り形成することができる。具体的には、CVD法とし
て、プラズマCVD法、TEOS−O3CVD法、減圧
CVD法、常圧CVD法等のいずれの方法によっても形
成することができる。CVD法により基板上にアンダー
クラッド層4、コア層5、オーバークラッド層6を形成
するので、基板21とコア層5等との密着性に優れ、基
板21からの応力が伝わりやすい特徴を有している。
In the above process, the under cladding layer 4, the core layer 5, and the over cladding layer 6 can be formed by a CVD method. Specifically, as a CVD method, a plasma CVD method, TEOS-O 3 CVD method, reduced pressure CVD method, can be formed by any method such as atmospheric pressure CVD. Since the under cladding layer 4, the core layer 5, and the over cladding layer 6 are formed on the substrate by the CVD method, the adhesion between the substrate 21 and the core layer 5 and the like is excellent, and the stress from the substrate 21 is easily transmitted. ing.

【0041】図4に本実施の形態1の光導波路グレーテ
ィングフィルタの製造に用いるプラズマCVD装置30
の概略図を示す。本装置は平行平板型の電極を用いた容
量結合タイプのプラズマCVD装置30であり、31は
上部シャワー電極、32は高周波電極(以下、RF電極
と略す)、33はマッチング回路、34は高周波電源、
35〜37は各原料容器、38は酸素ガス供給ポート、
39〜42はマスフローコントローラ、43は反応容
器、そして46は真空排気系である。RF電極32には
マッチング回路33、高周波電源34が接続されてい
る。また、成膜を行う基板44はRF電極32上へ設置
され、RF電極32下のヒータによって数百℃に加熱さ
れている。また、上部シャワー電極31も別に設置され
るヒータによって同様に数百℃に加熱される。上部シャ
ワー電極31はガスを平行平板電極間に一様に噴出する
ために、内部が中空で電極対向面に多数の孔を備えたシ
ャワー構造となっている。
FIG. 4 shows a plasma CVD apparatus 30 used for manufacturing the optical waveguide grating filter of the first embodiment.
FIG. This apparatus is a capacitively coupled plasma CVD apparatus 30 using parallel plate type electrodes, 31 is an upper shower electrode, 32 is a high frequency electrode (hereinafter abbreviated as RF electrode), 33 is a matching circuit, and 34 is a high frequency power supply. ,
35 to 37 are each raw material containers, 38 is an oxygen gas supply port,
39 to 42 are mass flow controllers, 43 is a reaction vessel, and 46 is an evacuation system. A matching circuit 33 and a high-frequency power supply 34 are connected to the RF electrode 32. The substrate 44 on which the film is to be formed is placed on the RF electrode 32 and heated to several hundred degrees Celsius by a heater below the RF electrode 32. The upper shower electrode 31 is also heated to several hundred degrees Celsius by a separately provided heater. The upper shower electrode 31 has a shower structure in which the inside is hollow and has a large number of holes on the electrode facing surface in order to uniformly blow gas between the parallel plate electrodes.

【0042】また、高周波電源34には周波数13.5
6MHzのものを使用する。この装置を用いて、原料容
器35〜37および酸素ガス供給ポート38からガスを
反応容器43内へ導入し、減圧状態の中でアンダークラ
ッド層4、コア層5、オーバークラッド層6の成膜を行
う。
The high frequency power supply 34 has a frequency of 13.5.
Use a 6MHz one. Using this apparatus, a gas is introduced into the reaction vessel 43 from the raw material vessels 35 to 37 and the oxygen gas supply port 38, and the undercladding layer 4, the core layer 5, and the overcladding layer 6 are formed under reduced pressure. Do.

【0043】また、各層を形成する原料としては、S
i、Ge等のアルコキシドを用いることができ、具体的
には、アンダークラッド層4を形成する原料にはテトラ
エトキシシランSi(OC254を、コア層5を形成
する原料にはテトラエトキシシランSi(OC
254、テトラエトキシゲルマニウムGe(OC
254、トリエトキシボロンB(OC253を、オー
バークラッド層6を形成する原料にはテトラエトキシシ
ランSi(OC254、トリエトキシボロンB(OC2
53を使用することができる。
The raw material for forming each layer is S
Alkoxides such as i and Ge can be used. Specifically, tetraethoxysilane Si (OC 2 H 5 ) 4 is used as a material for forming the under cladding layer 4, and tetraalkoxy is used as a material for forming the core layer 5. Ethoxysilane Si (OC
2 H 5 ) 4 , tetraethoxygermanium Ge (OC
2 H 5 ) 4 and triethoxy boron B (OC 2 H 5 ) 3 , and tetraethoxysilane Si (OC 2 H 5 ) 4 and triethoxy boron B (OC 2
Can be used H 5) 3.

【0044】また、グレーティング2の形成は、2つの
紫外光を干渉させて導波路上に干渉縞を形成して、干渉
縞の周期に対応した屈折率変化が生じさせてグレーティ
ングを作製した。なお、グレーティング2の形成に用い
る紫外光の波長は、特に限定されないが、実用的な面か
ら100〜400nmの範囲が好ましく、150〜38
0nmの範囲がさらに好ましい。
The grating 2 was formed by causing two ultraviolet lights to interfere with each other to form an interference fringe on the waveguide and causing a change in the refractive index corresponding to the period of the interference fringe to produce a grating. The wavelength of the ultraviolet light used for forming the grating 2 is not particularly limited, but is preferably in the range of 100 to 400 nm from a practical viewpoint, and is preferably 150 to 38 nm.
The range of 0 nm is more preferable.

【0045】実施の形態2.本発明の実施の形態2にお
ける光導波路グレーティングデバイスは、コア層5のS
iO2系ガラスより線熱膨張係数の大きいAl基板(純
度99%以上、厚さ0.3mm)21上にコア層5を形
成する前に、あらかじめAl基板21上に厚さが約数十
nm程度の熱酸化膜(中間層)23を形成して、その
後、実施の形態1と同様にしてアンダークラッド層4、
コア層5、オーバクラッド層6を形成した。この場合、
Alの熱酸化膜23は、コア層5のSiO2系ガラスと
Al基板21との間の線熱膨張係数を持ち、バッファと
しての役割を果たすものである。
Embodiment 2 The optical waveguide grating device according to the second embodiment of the present invention
Before the core layer 5 is formed on the Al substrate 21 (having a purity of 99% or more and a thickness of 0.3 mm) having a larger linear thermal expansion coefficient than that of the iO 2 -based glass, the thickness is about several tens nm on the Al substrate 21 in advance. Of the thermal oxide film (intermediate layer) 23, and then the under cladding layer 4,
The core layer 5 and the over cladding layer 6 were formed. in this case,
The Al thermal oxide film 23 has a coefficient of linear thermal expansion between the SiO 2 glass of the core layer 5 and the Al substrate 21 and serves as a buffer.

【0046】図5は実施の形態2における光導波路グレ
ーティングデバイスの光導波路に沿って切断した断面図
である。図5に示すように実施の形態2の光導波路グレ
ーティングデバイスでは、コア層5のSiO2系ガラス
より線熱膨張係数が大きいAl基板21上にAl基板2
1とコア層5との中間的な線熱膨張係数を有するAlの
熱酸化膜23を設けたことによって、コア層5のSiO
2系ガラスとAl基板21との線熱膨張係数差が極めて
大きい場合に起こりうる光導波路の内部歪による亀裂の
発生を防止することができる。この場合、中間層23が
コア層5とクラッド層7へかかる大きな応力を和らげる
バッファの役割を果たしており、光導波路全体の歪によ
る損傷を防止する。また、中間層23を設けることによ
り、基板21とクラッド層7との間の相互のイオン拡散
を防ぐことができる。
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the optical waveguide of the optical waveguide grating device according to the second embodiment. As shown in FIG. 5, in the optical waveguide grating device according to the second embodiment, the Al substrate 2 is provided on the Al substrate 21 having a larger linear thermal expansion coefficient than the SiO 2 glass of the core layer 5.
1 and the core layer 5 are provided with a thermal oxide film 23 of Al having an intermediate linear thermal expansion coefficient.
It is possible to prevent the occurrence of cracks due to internal strain of the optical waveguide, which can occur when the difference in linear thermal expansion coefficient between the second system glass and the Al substrate 21 is extremely large. In this case, the intermediate layer 23 plays a role of a buffer for relieving a large stress applied to the core layer 5 and the clad layer 7, and prevents the entire optical waveguide from being damaged by distortion. Further, by providing the intermediate layer 23, mutual ion diffusion between the substrate 21 and the clad layer 7 can be prevented.

【0047】なお、本実施の形態2では中間層23を一
層のみ設けた場合について説明したが、本発明はこれに
限られず、中間層23は一層以上設けることができる。
この場合には、基板21に近い側からコア層5に近い側
の順に、中間層23の線熱膨張係数は小さくなるように
配列されていることが好ましい。大きな線熱膨張係数の
材料からなる基板21とコア層5との間に複数の中間層
23の配列を設けることによって基板21とコア層5と
の線熱膨張係数が大きく異なる場合であっても歪みを発
生させることなく撓みを生じさせることができる。ま
た、一層の中間層であっても徐々に組成を変化させて線
熱膨張係数を傾斜的に変化させる構成とすることができ
る。またこれらを組み合わせてもよい。また、中間層2
3は、基板21上に形成しやすいものが好ましい。例え
ば、Al基板21を用いる場合には中間層としてAlの
熱酸化膜23が好ましい。
In the second embodiment, the case where only one intermediate layer 23 is provided has been described. However, the present invention is not limited to this, and one or more intermediate layers 23 can be provided.
In this case, it is preferable that the intermediate layers 23 are arranged such that the coefficient of linear thermal expansion decreases from the side closer to the substrate 21 to the side closer to the core layer 5. By providing the arrangement of the plurality of intermediate layers 23 between the substrate 21 and the core layer 5 made of a material having a large linear thermal expansion coefficient, even when the linear thermal expansion coefficients of the substrate 21 and the core layer 5 are significantly different. Deflection can be caused without causing distortion. In addition, even in the case of a single intermediate layer, the composition can be gradually changed to gradually change the linear thermal expansion coefficient. These may be combined. Also, the middle layer 2
3 is preferably formed easily on the substrate 21. For example, when the Al substrate 21 is used, the thermal oxide film 23 of Al is preferable as the intermediate layer.

【0048】以上のように構成された実施の形態2の光
導波路グレーティングデバイスは、分散量可変等価器、
帯域通過フィルタ、ADMフィルタ用途の光導波路にお
いて、周囲温度変化に伴う光導波路の屈折率の温度変化
によるグレーティングの反射中心波長の温度変化を低減
し、温度変化に対して安定なフィルタ特性を得ることが
できる。
The optical waveguide grating device according to the second embodiment configured as described above includes a variable dispersion amount equalizer,
For optical waveguides for bandpass filters and ADM filters, reduce the temperature change of the reflection center wavelength of the grating due to the temperature change of the refractive index of the optical waveguide due to the ambient temperature change, and obtain a stable filter characteristic against the temperature change. Can be.

【0049】実施の形態3.本発明の一実施の形態であ
る実施の形態3における光導波路グレーティングデバイ
スは、実施の形態1と同様に、コア層5のSiO2系ガ
ラスよりも熱膨張係数の大きい材料からなる基板21を
用いて光導波路グレーティングデバイスを形成すること
を特徴としている。
Embodiment 3 The optical waveguide grating device according to the third embodiment, which is one embodiment of the present invention, uses a substrate 21 made of a material having a larger coefficient of thermal expansion than the SiO 2 glass of the core layer 5 as in the first embodiment. To form an optical waveguide grating device.

【0050】図6及び図7はコア層のSiO2系ガラス
より線熱膨張係数の高い材料からなる基板21上に実施
の形態1と同様に光導波路グレーティング13、14を
設けた場合(全厚さ56μm:アンダークラッド層25
μm、コア層6μm、オーバクラッド層25μm)の、
基板21材料の種類および基板厚み(対数目盛)と常温
における反射中心波長λcの温度変化量(dλ/dT)
との関係をシミュレーションにより求めた結果を示すグ
ラフである。図6は基板21材料に金属を用いた場合で
あり、●印はアルミニウム(Al)を基板材料とした場
合、■印はタングステン(W)を基板材料とした場合、
▲印はシリコン(Si)を基板材料とした場合、◆印は
亜鉛(Zn)を基板材料とした場合のそれぞれにおける
反射中心波長の温度変化量(dλ/dT)特性である。
FIGS. 6 and 7 show the case where the optical waveguide gratings 13 and 14 are provided on the substrate 21 made of a material having a higher linear thermal expansion coefficient than the SiO 2 glass of the core layer as in the first embodiment (total thickness). 56 μm: under cladding layer 25
μm, core layer 6 μm, over cladding layer 25 μm)
Type of substrate 21 material, substrate thickness (log scale), and temperature change amount (dλ / dT) of reflection center wavelength λ c at room temperature
6 is a graph showing a result obtained by simulating the relationship with. FIG. 6 shows a case where a metal is used as the material of the substrate 21. The mark ● represents the case where aluminum (Al) is used as the substrate material, and the mark Δ represents the case where tungsten (W) is used as the substrate material.
The symbol ▲ indicates the temperature change amount (dλ / dT) of the reflection center wavelength in the case where silicon (Si) is used as the substrate material, and the mark 場合 indicates the characteristic in the case where zinc (Zn) is used as the substrate material.

【0051】図7は基板21材料に金属酸化物を用いた
場合の、基板材料の種類および基板厚み(対数目盛)と
常温における反射中心波長λcの温度変化量(dλ/d
T)との関係をシミュレーションにより求めた結果を示
すグラフである。●印はアルミナ(Al23)を基板材
料とした場合、■印は酸化マグネシウム(MgO)を基
板材料とした場合、▲印は酸化ジルコニウム(Zr
2)を基板材料とした場合、◆印はチタン酸バリウム
(BaTiO3)を基板材料とした場合のそれぞれにお
ける反射中心波長の温度変化量(dλ/dT)特性であ
る。
FIG. 7 shows the type of the substrate material, the substrate thickness (log scale), and the temperature change amount (dλ / d) of the reflection center wavelength λ c at room temperature when a metal oxide is used as the material of the substrate 21.
12 is a graph showing a result obtained by simulation of a relationship with T). The mark ● indicates the case where alumina (Al 2 O 3 ) is used as the substrate material, the mark Δ indicates the case where magnesium oxide (MgO) is used as the substrate material, and the mark ▲ indicates the zirconium oxide (Zr).
When O 2 ) is used as the substrate material, the symbol Δ indicates the temperature change (dλ / dT) characteristic of the reflection center wavelength in each case where barium titanate (BaTiO 3 ) is used as the substrate material.

【0052】図6及び図7の結果から、コア層5のSi
2系ガラスよりも線熱膨張係数の大きい材料を基板2
1に用いる場合には、グレーティングの反射中心波長の
温度変化量(dλ/dT)は、基板厚みを調整すること
によりdλ/dT=0に近づけることができる。つま
り、SiO2系光導波路グレーティングデバイスにおけ
るグレーティングの反射中心波長の温度変化量(dλ/
dT)を理論上、実質的に0に近づけることができ、温
度依存性を実質的に解消することができる。
From the results of FIG. 6 and FIG.
The substrate 2 is made of a material having a larger linear thermal expansion coefficient than that of the O 2 glass.
In the case of using 1, the amount of temperature change (dλ / dT) of the reflection center wavelength of the grating can be made closer to dλ / dT = 0 by adjusting the substrate thickness. That is, the temperature change amount (dλ / d) of the reflection center wavelength of the grating in the SiO 2 optical waveguide grating device.
dT) can be theoretically made substantially close to 0, and the temperature dependency can be substantially eliminated.

【0053】ここで、用いる基板21の厚さとしては、
強度的に実用的なものであればよく、好ましくは0.0
5mm以上、さらに好ましくは0.1mm以上である。
Here, the thickness of the substrate 21 used is
Any strength can be used as long as it is practical, preferably 0.0
It is 5 mm or more, more preferably 0.1 mm or more.

【0054】なお、本実施の形態3の光導波路グレーテ
ィングデバイスは、前記グレーティング13、14の反
射中心波長の温度に対する変化量dλ/dTは−0.0
10nm/℃〜0.010nm/℃の範囲とするのが好
ましく、−0.005nm/℃〜0.005nm/℃の
範囲とするのがさらに好ましい。またより好ましくは−
0.002nm/℃〜0.002nm/℃の範囲とする
のが望ましい。
In the optical waveguide grating device according to the third embodiment, the amount of change dλ / dT with respect to the temperature of the reflection center wavelength of the gratings 13 and 14 is −0.0.
It is preferably in the range of 10 nm / ° C. to 0.010 nm / ° C., and more preferably in the range of −0.005 nm / ° C. to 0.005 nm / ° C. More preferably-
Desirably, the range is 0.002 nm / ° C to 0.002 nm / ° C.

【0055】実際にAl基板(純度99%以上、厚さ
0.3mm)21およびAl23基板21(純度99%以
上、厚さ0.3mm)上にCVD法によりそれぞれ光導波
路グレーティングを形成し、反射中心波長の温度変化量
(dλ/dT)を測定した結果、0.006nm/℃、
0.008nm/℃が得られ、Si基板(厚さ0.3m
m)3を用いた場合の反射中心波長の温度変化量(0.
009nm/℃)と比べて、それぞれ0.003nm/
℃、0.001nm/℃低減することができた。
Optical waveguide gratings are respectively formed on an Al substrate (purity 99% or more, thickness 0.3 mm) 21 and an Al 2 O 3 substrate 21 (purity 99% or more, thickness 0.3 mm) by a CVD method. Then, as a result of measuring the temperature change amount (dλ / dT) of the reflection center wavelength, 0.006 nm / ° C.
0.008 nm / ° C. is obtained, and the Si substrate (thickness: 0.3 m
m) The amount of change in temperature of the reflection center wavelength (0.
009 nm / ° C) and 0.003 nm /
° C, 0.001 nm / ° C.

【0056】以上より、基板21の種類および基板厚さ
を調整することによって、光導波路グレーティング1
3、14の反射中心波長の温度変化を効果的に補償する
ことができる。
As described above, by adjusting the type and thickness of the substrate 21, the optical waveguide grating 1
It is possible to effectively compensate for the temperature change of the reflection center wavelengths 3 and 14.

【0057】実施の形態4.本発明に係る実施の形態4
の光導波路グレーティングデバイスは、図8に示すよう
にSiO2基板(厚さ1mm)3上にCVD法により、
厚さ15〜20μmのSiO2系ガラス(Siとして3
7.5wt%、Bとして7.8wt%)からなるアンダ
ークラッド層4、厚さ6μmのSiO2系ガラス(Si
として50wt%以下、Geとして15wt%以下、B
として5wt%以下)からなるコア層5、厚さ15〜2
0μmのSiO2系ガラス(Siとして37.5wt
%、Bとして7.8wt%)からなるオーバクラッド層
6を形成して、さらに、オーバクラッド層6の上面にコ
ア層5のSiO2系ガラスより線熱膨張係数の小さいS
iO2−TiO2よりなる上層22を形成したことを特徴
とする。
Embodiment 4 FIG. Embodiment 4 according to the present invention
As shown in FIG. 8, the optical waveguide grating device is formed on a SiO 2 substrate (thickness: 1 mm) 3 by a CVD method.
15 to 20 μm thick SiO 2 glass (Si as 3
An under cladding layer 4 made of 7.5 wt% (7.8 wt% as B) and a 6 μm thick SiO 2 glass (Si
50 wt% or less, Ge as 15 wt% or less, B
5% by weight or less), a thickness of 15 to 2
0 μm SiO 2 glass (37.5 wt% as Si)
%, B is 7.8 wt%), and further, S having a smaller linear thermal expansion coefficient than the SiO 2 glass of the core layer 5 is formed on the upper surface of the over cladding layer 6.
An upper layer 22 made of iO 2 —TiO 2 is formed.

【0058】本実施の形態4の光導波路グレーティング
デバイスでは、オーバクラッド層6の上面にコア層5の
SiO2系ガラスよりも熱膨張係数の小さい材料からな
る上層22を形成することによって、グレーティング2
に温度上昇した場合にはバイメタルのように反りを発生
させ、その反り量によりグレーティングを撓ませて、そ
の撓み量に応じてグレーティング2の周期Λを小さくし
て、その反射中心波長λを数1に従って短波長側にシフ
トさせることによりSiO2系材料の屈折率の温度変化
による反射中心波長の温度変化とを互いに相殺させて温
度安定性を補償するものである。
In the optical waveguide grating device of the fourth embodiment, the upper layer 22 made of a material having a smaller thermal expansion coefficient than that of the SiO 2 glass of the core layer 5 is formed on the upper surface of the over cladding layer 6 so that the grating 2 is formed.
When the temperature rises, a warp is generated like a bimetal, the grating is bent by the amount of warp, the period の of the grating 2 is reduced according to the amount of warp, and the reflection center wavelength λ is , The temperature stability of the reflection center wavelength due to the temperature change of the refractive index of the SiO 2 -based material is offset each other, thereby compensating the temperature stability.

【0059】なお、実施の形態4における光導波路グレ
ーティングデバイスで、オーバクラッド層6の上面に形
成する上層22としては、コア層5のSiO2系ガラス
(線熱膨張係数:5.50×10-7-1)よりも線熱膨
張係数が小さい材料からなるものを用いることができ
る。この場合、線熱膨張係数が逆符号の材料も用いるこ
とができる。具体的には、SiO2−TiO2系ガラス
(線熱膨張係数:−3.0×10-8-1)、SiO2
Al23−Cu2O系ガラス(線熱膨張係数:4.8×
10-7-1)等を用いることができる。これらは、ゾル
−ゲル法又はRFスパッタ法等の気相合成法により形成
することができる。
In the optical waveguide grating device according to the fourth embodiment, as the upper layer 22 formed on the upper surface of the over cladding layer 6, the core layer 5 is made of SiO 2 glass (linear thermal expansion coefficient: 5.50 × 10 −). A material made of a material having a smaller linear thermal expansion coefficient than 7 ° C. -1 ) can be used. In this case, a material having a linear thermal expansion coefficient having an opposite sign can be used. Specifically, SiO 2 —TiO 2 glass (linear thermal expansion coefficient: −3.0 × 10 −8 ° C. −1 ), SiO 2
Al 2 O 3 —Cu 2 O-based glass (linear thermal expansion coefficient: 4.8 ×)
10 -7 ° C -1 ) and the like. These can be formed by a gas phase synthesis method such as a sol-gel method or an RF sputtering method.

【0060】なお、コア層5のSiO2系ガラスより線
熱膨張係数が小さい材料からなる上層22をオーバクラ
ッド層6上に設けるにあたって、上層22を線熱膨張係
数が段階的に異なる二以上の層により構成してもよい。
この場合、上層22の上部とコア層5に近い下部とにお
いて、順次段階的にコア層の線熱膨張係数に近づける構
成をとるのが好ましい。これによって、上層22を構成
する材料として、コア層5のSiO2系ガラスとの線熱
膨張係数差が極めて大きい材料を用いる場合に起こりう
る光導波路の内部歪による亀裂の発生を防止することが
できる。
When the upper layer 22 made of a material having a smaller linear thermal expansion coefficient than that of the SiO 2 glass of the core layer 5 is provided on the overcladding layer 6, the upper layer 22 has two or more linear thermal expansion coefficients different from each other in a stepwise manner. It may be composed of layers.
In this case, it is preferable to adopt a configuration in which the upper portion of the upper layer 22 and the lower portion near the core layer 5 are made to gradually approach the linear thermal expansion coefficient of the core layer in a stepwise manner. Thereby, it is possible to prevent the occurrence of cracks due to internal strain of the optical waveguide, which may occur when a material having a very large linear thermal expansion coefficient difference from the SiO 2 glass of the core layer 5 is used as a material forming the upper layer 22. it can.

【0061】なお、本実施の形態4の光導波路グレーテ
ィングデバイスでは、コア層5のSiO2系ガラスより
線熱膨張係数が小さい材料からなる上層22をクラッド
層7上に設けた後に、コア層の少なくとも一部にグレー
ティングを設けている。高温での加熱を受けると、形成
されたグレーティング2が消失する場合があるので、グ
レーティング2の形成前に上層22をあらかじめ設けて
おくことが好ましい。また、本実施の形態4の光導波路
グレーティングデバイスでは、クラッド層7の上面全体
にわたって上層22を設けているが、コア層5のSiO
2系ガラスより線熱膨張係数が小さい材料からなる上層
22は、少なくともコア層のグレーティング2が設けら
れている部分の上面を含む範囲に設ければよい。
In the optical waveguide grating device according to the fourth embodiment, after the upper layer 22 made of a material having a smaller linear thermal expansion coefficient than that of the SiO 2 glass of the core layer 5 is provided on the cladding layer 7, At least a part is provided with a grating. When heated at a high temperature, the formed grating 2 may disappear, so it is preferable to provide the upper layer 22 before forming the grating 2. In the optical waveguide grating device according to the fourth embodiment, the upper layer 22 is provided over the entire upper surface of the cladding layer 7.
The upper layer 22 made of a material having a smaller linear thermal expansion coefficient than that of the second glass may be provided in a range including at least the upper surface of the portion of the core layer where the grating 2 is provided.

【0062】本実施の形態4における光導波路グレーテ
ィングデバイスにより、分散量可変等価器、帯域通過フ
ィルタ、ADMフィルタ用途の光導波路として、周囲の
温度変化に伴う光導波路の屈折率の温度変化によるグレ
ーティングの反射中心周波数の温度変化を低減し、温度
変化に対して安定なフィルタ特性を実現できる。
The optical waveguide grating device according to the fourth embodiment is used as an optical waveguide for variable dispersion equalizers, band-pass filters, and ADM filters, because of the change in the refractive index of the optical waveguide due to a change in ambient temperature due to a change in ambient temperature. A change in temperature of the reflection center frequency can be reduced, and a stable filter characteristic can be realized with respect to a change in temperature.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明に係る光
導波路グレーティングデバイスによれば、基板にコア層
のSiO2系ガラスより線熱膨張係数の高い材料を用い
ているので、温度変化が生じた場合には、基板とコア層
のそれぞれの線熱膨張係数に差が存在するため、それぞ
れの熱膨張量は異なる。この熱膨張量の差に起因して応
力が生じ、バイメタルのようにグレーティングを含むコ
ア層が撓んでグレーティングの周期Λを小さくして、グ
レーティングの反射中心波長λcを数1に従って短波長
側にシフトさせ、SiO2系材料の屈折率の温度変化に
よるグレーティングの反射中心波長の温度変化とを互い
に相殺させて温度安定性を改善することができる。
As described above in detail, according to the optical waveguide grating device of the present invention, since the substrate is made of a material having a higher linear thermal expansion coefficient than that of the SiO 2 -based glass of the core layer, the temperature change Occurs, there is a difference in the coefficient of linear thermal expansion between the substrate and the core layer, and thus the amounts of thermal expansion are different. Stress occurs due to the difference in thermal expansion amount, by reducing the period of the grating Λ is bent core layer comprising a grating as bimetal, the reflection center wavelength lambda c of the grating to the short wavelength side in accordance with the number 1 By shifting the temperature, the temperature change of the reflection center wavelength of the grating due to the temperature change of the refractive index of the SiO 2 -based material can be offset each other to improve the temperature stability.

【0064】また、温度制御等に伴う電力消費を伴うこ
となく、周囲の温度変化に伴うSiO2系光導波路の屈
折率の温度変化によるグレーティングの反射中心波長の
温度変化を低減し、温度変化に対する安定なフィルタ特
性を得ることができる。これにより、従来のペルチェ素
子等を用いて温度制御を行う構造に比し、大幅な低コス
ト化が期待できる。また、基板より線熱膨張係数の大き
い金属板を基板の下面に接着する従来の構造に比べて、
基板に直接、コア層及びクラッド層を形成しているの
で、密着性に優れ、応力の伝達が均一に行なわれるので
反射中心波長の温度変化を効果的に補償する。これによ
り、分散量可変等価器、帯域通過フィルタ、ADMフィ
ルタ用途の光導波路として、周囲の温度変化に伴う光導
波路グレーティングの反射中心波長の温度変化を低減
し、温度変化に対して安定なフィルタ特性を実現でき
る。
Further, it is possible to reduce the temperature change of the reflection center wavelength of the grating due to the temperature change of the refractive index of the SiO 2 optical waveguide due to the ambient temperature change without the power consumption accompanying the temperature control or the like. Stable filter characteristics can be obtained. As a result, a significant cost reduction can be expected as compared with a structure in which temperature control is performed using a conventional Peltier element or the like. Also, compared to the conventional structure in which a metal plate having a higher linear thermal expansion coefficient than the substrate is bonded to the lower surface of the substrate,
Since the core layer and the cladding layer are formed directly on the substrate, the adhesion is excellent and the stress is transmitted uniformly, so that the temperature change of the reflection center wavelength is effectively compensated. As a result, as an optical waveguide for variable dispersion equalizers, band-pass filters, and ADM filters, the temperature change of the reflection center wavelength of the optical waveguide grating due to the ambient temperature change is reduced, and the filter characteristics are stable against temperature change. Can be realized.

【0065】本発明に係る光導波路グレーティングデバ
イスによれば、上層にコア層のSiO2系ガラスより線
熱膨張係数の小さい材料を用いているので、温度変化が
生じた場合には、上層とコア層のそれぞれの線熱膨張係
数に差が存在するため、それぞれの熱膨張量は異なる。
この熱膨張量の差に起因して応力が生じ、バイメタルの
ようにグレーティングを含むコア層が撓んでグレーティ
ングの周期Λを小さくして、グレーティングの反射中心
波長λcを数1に従って短波長側にシフトさせ、SiO2
系材料の屈折率の温度変化によるグレーティングの反射
中心波長の温度変化とを互いに相殺させて温度安定性を
改善することができる。また、上層は、光導波路グレー
ティングデバイスの保護膜の役割を果たすので信頼性の
高い光導波路グレーティングデバイスを得ることができ
る。
According to the optical waveguide grating device of the present invention, since the upper layer is made of a material having a smaller linear thermal expansion coefficient than the SiO 2 glass of the core layer, when the temperature changes, the upper layer and the core are Because there is a difference in the coefficient of linear thermal expansion of each of the layers, the amount of thermal expansion of each differs.
Stress occurs due to the difference in thermal expansion amount, by reducing the period of the grating Λ is bent core layer comprising a grating as bimetal, the reflection center wavelength lambda c of the grating to the short wavelength side in accordance with the number 1 Shift, SiO 2
The temperature change of the reflection center wavelength of the grating due to the temperature change of the refractive index of the system material can be mutually offset to improve the temperature stability. Further, since the upper layer plays a role of a protective film of the optical waveguide grating device, a highly reliable optical waveguide grating device can be obtained.

【0066】本発明に係る光導波路グレーティングデバ
イスによれば、基板にコア層のSiO2系ガラスより線
熱膨張係数の高い材料を用いており、しかも、上層にコ
ア層のSiO2系ガラスより線熱膨張係数の小さい材料
を用いているので、温度変化が生じた場合には、基板と
コア層、及び、コア層と上層のそれぞれの線熱膨張係数
に差が存在するため、それぞれの熱膨張量は異なる。こ
の熱膨張量の差に起因して応力が生じ、バイメタルのよ
うにグレーティングを含むコア層が撓んでグレーティン
グの周期Λを小さくして、グレーティングの反射中心波
長λcを数1に従って短波長側にシフトさせ、SiO2
材料の屈折率の温度変化によるグレーティングの反射中
心波長の温度変化とを互いに相殺させて温度安定性を改
善することができる。
According to the optical waveguide grating device of the present invention, the substrate is made of a material having a higher linear thermal expansion coefficient than that of the core layer SiO 2 -based glass, and the upper layer is formed of the core layer SiO 2 -based glass. Since a material having a small coefficient of thermal expansion is used, if a temperature change occurs, there is a difference in the coefficient of linear thermal expansion between the substrate and the core layer, and between the core layer and the upper layer. The amount is different. Stress occurs due to the difference in thermal expansion amount, by reducing the period of the grating Λ is bent core layer comprising a grating as bimetal, the reflection center wavelength lambda c of the grating to the short wavelength side in accordance with the number 1 By shifting the temperature, the temperature change of the reflection center wavelength of the grating due to the temperature change of the refractive index of the SiO 2 -based material can be offset each other to improve the temperature stability.

【0067】上記の場合には、基板にコア層のSiO2
系ガラスより線熱膨張係数の高い材料を用いており、し
かも、上層にコア層のSiO2系ガラスより線熱膨張係
数の小さい材料を用いているので、コア層の下方及び上
方の双方からの応力によりコア層のグレーティングに滑
らかに撓みを生じさせることができる。
In the above case, the substrate is made of SiO 2 of the core layer.
Since a material having a higher linear thermal expansion coefficient than that of the base glass is used, and a material having a lower linear thermal expansion coefficient than the SiO 2 glass of the core layer is used for the upper layer, the material from both below and above the core layer is used. The stress allows the grating of the core layer to be smoothly bent.

【0068】また、本発明に係る光導波路グレーティン
グデバイスによれば、基板とコア層の間の線熱膨張係数
を有する材料からなる中間層を基板とクラッド層との間
に設けているので、コア層のSiO2系ガラスと基板と
の線熱膨張係数差が極めて大きい場合に起こりうる光導
波路の内部歪による亀裂の発生を防止することができ
る。この場合、中間層がコア層とクラッド層へかかる大
きな応力を和らげるバッファの役割を果たしており、光
導波路全体の歪による損傷を防止する。また、中間層を
設けることにより、基板とクラッド層との間の相互のイ
オン拡散を防ぐことができる。
According to the optical waveguide grating device of the present invention, the intermediate layer made of a material having a linear thermal expansion coefficient between the substrate and the core layer is provided between the substrate and the clad layer. It is possible to prevent the occurrence of cracks due to internal strain of the optical waveguide, which can occur when the difference in linear thermal expansion coefficient between the SiO 2 -based glass of the layer and the substrate is extremely large. In this case, the intermediate layer plays a role of a buffer for relieving a large stress applied to the core layer and the clad layer, thereby preventing damage to the entire optical waveguide due to distortion. Further, by providing the intermediate layer, mutual ion diffusion between the substrate and the cladding layer can be prevented.

【0069】さらに、本発明に係る光導波路グレーティ
ングデバイスによれば、基板の厚さとグレーティングの
反射中心波長の温度に対する変化量dλ/dTとの関係
において、温度変化量dλ/dTが−0.010nm/
℃〜0.010nm/℃の範囲となるようにあらかじめ
調整した厚さの基板を用いているので、グレーティング
の反射中心波長の温度変化量(dλ/dT)を実質的に
0に近づけることができ、温度依存性を実質的に解消す
ることができる。
Further, according to the optical waveguide grating device of the present invention, the temperature change dλ / dT is −0.010 nm in the relationship between the thickness of the substrate and the change dλ / dT of the reflection center wavelength of the grating with respect to the temperature. /
Since a substrate having a thickness adjusted in advance so as to be in the range of ° C to 0.010 nm / ° C is used, the temperature change amount (dλ / dT) of the reflection center wavelength of the grating can be made substantially close to zero. In addition, the temperature dependency can be substantially eliminated.

【0070】またさらに、本発明に係る光導波路グレー
ティングデバイスによれば、コア層が、SiO2系ガラ
スを主成分として、Ge、Ti、Zr、Al、B、P、
Fからなる群より選択される少なくとも一つ以上の添加
元素を含有するSiO2系ガラスからなるので、適切な
屈折率に調整することができる。
Further, according to the optical waveguide grating device of the present invention, the core layer is composed mainly of SiO 2 -based glass, Ge, Ti, Zr, Al, B, P,
Since it is made of SiO 2 -based glass containing at least one or more additional elements selected from the group consisting of F, it can be adjusted to an appropriate refractive index.

【0071】また、本発明に係る光導波路グレーティン
グデバイスによれば、コア層の少なくとも一部に形成し
た前記グレーティングは、紫外光を照射してコア層の少
なくとも一部の屈折率を変化させて形成しているので、
容易に略100%の反射率を得ることができる。
According to the optical waveguide grating device of the present invention, the grating formed on at least a part of the core layer is formed by irradiating ultraviolet light to change the refractive index of at least a part of the core layer. So
A reflectance of about 100% can be easily obtained.

【0072】本発明に係る光導波路グレーティングデバ
イスの製造方法によれば、コア層の線熱膨張係数より大
きな線熱膨張係数を有する材料からなる基板上に、コア
層を収容するクラッド層を形成しているので、温度上昇
が生じた場合には、基板とコア層のそれぞれの線熱膨張
係数に差が存在するため、それぞれの熱膨張量は異な
る。この熱膨張量の差に起因して応力が生じ、バイメタ
ルのようにグレーティングを含むコア層が撓んでグレー
ティングの周期Λを小さくして、グレーティングの反射
中心波長λcを数1に従って短波長側にシフトさせ、S
iO2系材料の屈折率の温度変化によるグレーティング
の反射中心波長の温度変化とを互いに相殺させて温度安
定性を改善することができる。
According to the method of manufacturing an optical waveguide grating device according to the present invention, a clad layer for accommodating a core layer is formed on a substrate made of a material having a linear thermal expansion coefficient larger than that of a core layer. Therefore, when the temperature rises, there is a difference between the linear thermal expansion coefficients of the substrate and the core layer, and thus the respective thermal expansion amounts are different. Stress occurs due to the difference in thermal expansion amount, by reducing the period of the grating Λ is bent core layer comprising a grating as bimetal, the reflection center wavelength lambda c of the grating to the short wavelength side in accordance with the number 1 Shift, S
The temperature stability of the grating can be improved by offsetting the temperature change of the reflection center wavelength of the grating due to the temperature change of the refractive index of the iO 2 -based material.

【0073】また、温度制御等に伴う電力消費を伴うこ
となく、周囲の温度変化に伴うSiO2系光導波路の屈
折率の温度変化によるグレーティングの反射中心波長の
温度変化を低減し、温度変化に対する安定なフィルタ特
性を得ることができる。これにより、従来のペルチェ素
子等を用いて温度制御を行う構造に比し、大幅な低コス
ト化が期待できる。また、基板より線熱膨張係数の大き
い金属板を基板の下面に接着する従来の構造に比べて、
基板に直接、コア層及びクラッド層を形成しているの
で、密着性に優れ、応力の伝達が均一に行なわれるので
反射中心波長の温度変化を効果的に補償することができ
る。
Further, it is possible to reduce the temperature change of the reflection center wavelength of the grating due to the temperature change of the refractive index of the SiO 2 optical waveguide due to the ambient temperature change without the power consumption due to the temperature control and the like. Stable filter characteristics can be obtained. As a result, a significant cost reduction can be expected as compared with a structure in which temperature control is performed using a conventional Peltier element or the like. Also, compared to the conventional structure in which a metal plate having a higher linear thermal expansion coefficient than the substrate is bonded to the lower surface of the substrate,
Since the core layer and the cladding layer are formed directly on the substrate, the adhesion is excellent and the stress is transmitted uniformly, so that the temperature change of the reflection center wavelength can be effectively compensated.

【0074】本発明に係る光導波路グレーティングデバ
イスの製造方法によれば、クラッド層上にコア層の線熱
膨張係数より小さな線熱膨張係数を有する材料からなる
上層を形成しているので、温度変化が生じた場合には、
上層とコア層のそれぞれの線熱膨張係数に差が存在する
ため、それぞれの熱膨張量は異なる。この熱膨張量の差
に起因して応力が生じ、バイメタルのようにグレーティ
ングを含むコア層が撓んでグレーティングの周期Λを小
さくして、グレーティングの反射中心波長λcを数1に
従って短波長側にシフトさせ、SiO2系材料の屈折率
の温度変化によるグレーティングの反射中心波長の温度
変化とを互いに相殺させて温度安定性を改善することが
できる。また、上層は、光導波路グレーティングデバイ
スの保護膜の役割を果たすので信頼性の高い光導波路グ
レーティングデバイスを得ることができる。
According to the method of manufacturing the optical waveguide grating device according to the present invention, since the upper layer made of a material having a linear thermal expansion coefficient smaller than the linear thermal expansion coefficient of the core layer is formed on the cladding layer, Occurs,
Since there is a difference in the coefficient of linear thermal expansion between the upper layer and the core layer, the respective layers have different amounts of thermal expansion. Stress occurs due to the difference in thermal expansion amount, by reducing the period of the grating Λ is bent core layer comprising a grating as bimetal, the reflection center wavelength lambda c of the grating to the short wavelength side in accordance with the number 1 By shifting the temperature, the temperature change of the reflection center wavelength of the grating due to the temperature change of the refractive index of the SiO 2 -based material can be offset each other to improve the temperature stability. Further, since the upper layer plays a role of a protective film of the optical waveguide grating device, a highly reliable optical waveguide grating device can be obtained.

【0075】本発明に係る光導波路グレーティングデバ
イスの製造方法によれば、コア層の線熱膨張係数より大
きな線熱膨張係数を有する材料からなる基板上に、コア
層及びクラッド層を形成し、しかも、クラッド層上に、
コア層の線熱膨張係数より小さな線熱膨張係数を有する
材料からなる上層を形成しているので、温度変化が生じ
た場合には、基板とコア層、及び、コア層と上層のそれ
ぞれの線熱膨張係数に差が存在するため、それぞれの熱
膨張量は異なる。この熱膨張量の差に起因して応力が生
じ、バイメタルのようにグレーティングを含むコア層が
撓んでグレーティングの周期Λを小さくして、グレーテ
ィングの反射中心波長λcを数1に従って短波長側にシ
フトさせ、SiO2系材料の屈折率の温度変化によるグ
レーティングの反射中心波長の温度変化とを互いに相殺
させて温度安定性を改善することができる。
According to the method of manufacturing the optical waveguide grating device according to the present invention, the core layer and the cladding layer are formed on a substrate made of a material having a linear thermal expansion coefficient larger than the linear thermal expansion coefficient of the core layer. , On the cladding layer,
Since the upper layer made of a material having a linear thermal expansion coefficient smaller than the linear thermal expansion coefficient of the core layer is formed, if a temperature change occurs, the substrate and the core layer, and the respective lines of the core layer and the upper layer, Since there is a difference in thermal expansion coefficients, the respective thermal expansion amounts are different. Stress occurs due to the difference in thermal expansion amount, by reducing the period of the grating Λ is bent core layer comprising a grating as bimetal, the reflection center wavelength lambda c of the grating to the short wavelength side in accordance with the number 1 By shifting the temperature, the temperature change of the reflection center wavelength of the grating due to the temperature change of the refractive index of the SiO 2 -based material can be offset each other to improve the temperature stability.

【0076】上記の場合には、基板にコア層のSiO2
系ガラスより線熱膨張係数の高い材料を用いており、し
かも、上層にコア層のSiO2系ガラスより線熱膨張係
数の小さい材料を用いているので、コア層の下方及び上
方の双方からの応力によりコア層のグレーティングに滑
らかに撓みを生じさせることができる。
In the above case, the substrate was made of SiO 2 of the core layer.
Since a material having a higher linear thermal expansion coefficient than that of the base glass is used, and a material having a lower linear thermal expansion coefficient than the SiO 2 glass of the core layer is used for the upper layer, the material from both below and above the core layer is used. The stress allows the grating of the core layer to be smoothly bent.

【0077】また、本発明に係る光導波路グレーティン
グデバイスの製造方法によれば、基板上にクラッド層を
形成する前に、基板の線熱膨張係数とコア層の線熱膨張
係数との間で選択された線熱膨張係数を有する材料から
なる一以上の中間層を、基板とクラッド層との間に形成
しているので、コア層のSiO2系ガラスと基板との線
熱膨張係数差が極めて大きい場合に起こりうる光導波路
の内部歪による亀裂の発生を防止することができる。こ
の場合、中間層がコア層とクラッド層へかかる大きな応
力を和らげるバッファの役割を果たしており、光導波路
全体の歪による損傷を防止する。また、中間層を設ける
ことにより、基板とクラッド層との間の相互のイオン拡
散を防ぐことができる。
Further, according to the method of manufacturing an optical waveguide grating device according to the present invention, before forming a cladding layer on a substrate, a selection is made between a linear thermal expansion coefficient of the substrate and a linear thermal expansion coefficient of the core layer. Since at least one intermediate layer made of a material having a given linear thermal expansion coefficient is formed between the substrate and the cladding layer, the difference in linear thermal expansion coefficient between the SiO 2 glass of the core layer and the substrate is extremely large. It is possible to prevent the occurrence of cracks due to internal strain of the optical waveguide that may occur when the optical waveguide is large. In this case, the intermediate layer plays a role of a buffer for relieving a large stress applied to the core layer and the clad layer, thereby preventing damage to the entire optical waveguide due to distortion. Further, by providing the intermediate layer, mutual ion diffusion between the substrate and the cladding layer can be prevented.

【0078】さらに、本発明に係る光導波路グレーティ
ングデバイスの製造方法によれば、基板の厚さとグレー
ティングの反射中心波長の温度に対する変化量dλ/d
Tとの関係で、温度変化量dλ/dTが−0.010n
m/℃〜0.010nm/℃の範囲となるようにあらか
じめ調整した厚さの基板を用いているので、グレーティ
ングの反射中心波長の温度変化量(dλ/dT)を実質
的に0に近づけることができ、温度依存性を実質的に解
消することができる。
Further, according to the method of manufacturing the optical waveguide grating device according to the present invention, the change amount dλ / d of the thickness of the substrate and the reflection center wavelength of the grating with respect to the temperature is obtained.
In relation to T, the temperature variation dλ / dT is −0.010 n
Since a substrate having a thickness adjusted in advance so as to be in the range of m / ° C. to 0.010 nm / ° C. is used, the temperature change amount (dλ / dT) of the reflection center wavelength of the grating should be substantially close to zero. And the temperature dependency can be substantially eliminated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 (a)は本発明に係る実施の形態1の光導波
路グレーティングフィルタの導波路に沿って切断した断
面図であり、(b)は(a)の光導波路グレーティング
フィルタにおいて温度上昇があった場合に基板とコア層
との線熱膨張係数の差に起因して撓む場合を示す断面図
である。
1A is a cross-sectional view taken along a waveguide of an optical waveguide grating filter according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of the optical waveguide grating filter of FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a case where the substrate is bent due to a difference in linear thermal expansion coefficient between the substrate and the core layer when there is.

【図2】 図1の光導波路グレーティングフィルタの各
構成要素を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing each component of the optical waveguide grating filter of FIG. 1;

【図3】 図1の光導波路グレーティングフィルタの作
製プロセスを示す図であり、(a)は基板21上にプラ
ズマCVD法によって形成したアンダークラッド層4、
コア層5を示す断面図であり、(b)はコア層5上にス
パッタ法により形成したマスク用のCr膜25(メタル
膜)を示す断面図であり、(c)はCr膜25上に形成
したレジスト層26を示す断面図であり、(d)はフォ
トリソグラフィ法によりパターニングしたレジスト層2
6を示す断面であり、(e)はドライ(ウェット)エッ
チングプロセスによりパターニングしたCr膜25を示
す断面図であり、(f)はパターニングされたCr膜2
5をマスクにしてRIE(Reactive Ion Etching)によ
り凸状に加工したコア層5を示す断面図であり、(g)
はウェットエッチングによりCr膜25を取り除いたコ
ア層5を示す断面図であり、(h)は凸状に加工された
コア層5上にTEOS−O3CVD法によって形成した
オーバークラッド層6を示す断面図である。
3A and 3B are diagrams showing a manufacturing process of the optical waveguide grating filter of FIG. 1; FIG. 3A shows an under cladding layer 4 formed on a substrate 21 by a plasma CVD method;
It is sectional drawing which shows the core layer 5, (b) is sectional drawing which shows the Cr film | membrane 25 (metal film) for masks formed on the core layer 5 by the sputtering method, (c) is on the Cr film 25. FIG. 3D is a cross-sectional view showing the formed resist layer 26, and FIG. 4D shows the resist layer 2 patterned by photolithography.
6 (e) is a cross-sectional view showing a Cr film 25 patterned by a dry (wet) etching process, and (f) is a cross-sectional view showing a patterned Cr film 2;
FIG. 5G is a cross-sectional view showing the core layer 5 processed into a convex shape by RIE (Reactive Ion Etching) using the mask 5 as a mask, and FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the core layer 5 from which the Cr film 25 has been removed by wet etching, and FIG. 4H shows an over clad layer 6 formed by a TEOS-O 3 CVD method on the core layer 5 processed into a convex shape. It is sectional drawing.

【図4】 実施の形態1で用いるプラズマCVD装置3
0の概略図である。
FIG. 4 is a plasma CVD apparatus 3 used in the first embodiment.
FIG.

【図5】 本発明に係る実施の形態2の光導波路グレー
ティングデバイスの導波路に沿って切断した断面図であ
る。
FIG. 5 is a sectional view taken along a waveguide of an optical waveguide grating device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 本発明に係る実施の形態3で用いる基板21
の材料の種類及び基板の厚さと、反射中心波長λcの温
度変化量(dλ/dT)との関係を示すグラフである。
FIG. 6 shows a substrate 21 used in a third embodiment of the present invention.
The type and thickness of the substrate material is a graph showing the relationship between the temperature change amount of the reflection center wavelength λ c (dλ / dT).

【図7】 本発明に係る実施の形態3で用いる基板21
の材料の種類及び基板の厚さと、反射中心波長λcの温
度変化量(dλ/dT)との関係を示すグラフである。
FIG. 7 shows a substrate 21 used in a third embodiment of the present invention.
The type and thickness of the substrate material is a graph showing the relationship between the temperature change amount of the reflection center wavelength λ c (dλ / dT).

【図8】 本発明に係る実施の形態4による光導波路グ
レーティングデバイスの導波路に沿って切断した断面図
である。
FIG. 8 is a sectional view taken along a waveguide of an optical waveguide grating device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】 従来例の光導波路グレーティングフィルタを
利用した帯域通過フィルタの一例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a band-pass filter using a conventional optical waveguide grating filter.

【図10】 図9の光導波路グレーティングフィルタを
利用した合分波回路の一例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a multiplexing / demultiplexing circuit using the optical waveguide grating filter of FIG. 9;

【図11】 (a)は図10の光導波路グレーティング
フィルタを利用した合分波回路の導波路に沿って切断し
た断面図であり、(b)は上記導波路に垂直に切断した
断面図である。
11A is a cross-sectional view taken along a waveguide of a multiplexing / demultiplexing circuit using the optical waveguide grating filter of FIG. 10, and FIG. 11B is a cross-sectional view cut perpendicular to the waveguide. is there.

【図12】 図11の合分波回路におけるグレーティン
グの反射中心波長λ cの温度変化を示すグラフである。
12 is a diagram illustrating a grating in the multiplexing / demultiplexing circuit of FIG. 11;
Reflection center wavelength λ c5 is a graph showing a change in temperature of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光導波路グレーティングデバイス、2 グレーティ
ング、3 基板、4アンダークラッド層、5 コア層、
6 オーバクラッド層、7 クラッド層、10 光導波
路グレーティングフィルタ、11、12 光導波路、1
3、14 グレーティング、15 3dBカプラ、16
ファイバコネクタ、20 合分波回路、21 Al基
板、22 上層、23 中間層、25 Cr膜、26
レジスト膜、30 プラズマCVD装置、31 上部シ
ャワー電極、32 高周波電極、33 マッチング回
路、34 高周波電源、35〜37 原料容器、38
酸素ガス供給ポート、39〜42 マスフローコントロ
ーラ、43 反応容器、44 基板、45 プラズマ、
46 真空排気系。
1 optical waveguide grating device, 2 gratings, 3 substrates, 4 under cladding layers, 5 core layers,
6 over cladding layer, 7 cladding layer, 10 optical waveguide grating filter, 11, 12 optical waveguide, 1
3, 14 grating, 15 3dB coupler, 16
Fiber connector, 20 multiplexing / demultiplexing circuit, 21 Al substrate, 22 upper layer, 23 intermediate layer, 25 Cr film, 26
Resist film, 30 plasma CVD apparatus, 31 upper shower electrode, 32 high frequency electrode, 33 matching circuit, 34 high frequency power supply, 35 to 37 material container, 38
Oxygen gas supply port, 39 to 42 mass flow controller, 43 reaction vessel, 44 substrate, 45 plasma,
46 Evacuation system.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉新 喜市 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 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 松本 貞行 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 KA04 KA11 KB04 LA02 LA18 PA11 PA30 QA04 TA00  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yoshishin Kiyoshi 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsui Electric Co., Ltd. (72) Inventor Masakazu Takabayashi 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo No. Mitsubishi Electric Co., Ltd. (72) Gen Takeya, 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsui Electric Co., Ltd. (72) Sadayuki Matsumoto 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan Rishi Electric Co., Ltd. F term (reference) 2H047 KA04 KA11 KB04 LA02 LA18 PA11 PA30 QA04 TA00

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に、コア層を収容するクラッド層
を形成し、前記コア層の少なくとも一部にグレーティン
グを形成してなる光導波路グレーティングデバイスであ
って、 前記基板は、前記コア層の線熱膨張係数より大きな線熱
膨張係数を有する材料からなることを特徴とする光導波
路グレーティングデバイス。
1. An optical waveguide grating device comprising: a substrate, a clad layer for accommodating a core layer formed thereon, and a grating formed on at least a part of the core layer. An optical waveguide grating device comprising a material having a linear thermal expansion coefficient larger than a linear thermal expansion coefficient.
【請求項2】 基板上に、コア層を収容するクラッド層
を形成し、前記コア層の少なくとも一部にグレーティン
グを形成してなる光導波路グレーティングデバイスであ
って、 前記クラッド層上に、前記コア層の線熱膨張係数より小
さな線熱膨張係数を有する材料にてなる上層を形成した
ことを特徴とする光導波路グレーティングデバイス。
2. An optical waveguide grating device comprising a clad layer for accommodating a core layer formed on a substrate, and a grating formed on at least a part of the core layer, wherein the core is formed on the clad layer. An optical waveguide grating device, wherein an upper layer made of a material having a linear thermal expansion coefficient smaller than that of the layer is formed.
【請求項3】 基板上に、コア層を収容するクラッド層
を形成し、前記コア層の少なくとも一部にグレーティン
グを形成してなる光導波路グレーティングデバイスであ
って、 前記基板は、前記コア層の線熱膨張係数より大きな線熱
膨張係数を有する材料からなり、 前記クラッド層上に、前記コア層の線熱膨張係数より小
さな線熱膨張係数を有する材料にてなる上層を形成した
ことを特徴とする光導波路グレーティングデバイス。
3. An optical waveguide grating device comprising: a substrate, a clad layer for accommodating a core layer formed thereon, and a grating formed on at least a part of the core layer. An upper layer made of a material having a coefficient of linear thermal expansion larger than the coefficient of linear thermal expansion of the core layer is formed on the cladding layer. Optical waveguide grating device.
【請求項4】 前記基板の線熱膨張係数と前記コア層の
線熱膨張係数の間で選択された線熱膨張係数を有する材
料からなる少なくとも一つの中間層を、前記基板と前記
クラッド層との間にさらに形成したことを特徴とする請
求項1又は3記載の光導波路グレーティングデバイス。
4. The method according to claim 1, wherein the at least one intermediate layer made of a material having a coefficient of linear thermal expansion selected between a coefficient of linear thermal expansion of the substrate and a coefficient of linear thermal expansion of the core layer is formed between the substrate and the cladding layer. 4. The optical waveguide grating device according to claim 1, further comprising:
【請求項5】 前記基板は、前記基板の厚さと前記グレ
ーティングの反射中心波長の温度に対する変化量dλ/
dTとの関係において、前記温度変化量dλ/dTが−
0.010nm/℃〜0.010nm/℃の範囲となる
ように予め調整した厚さを有することを特徴とする請求
項1乃至4のうちのいずれか一項に記載の光導波路グレ
ーティングデバイス。
5. The substrate according to claim 1, wherein the thickness of the substrate and the change in the reflection center wavelength of the grating with respect to temperature, dλ /
In relation to dT, the temperature change dλ / dT is −
The optical waveguide grating device according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical waveguide grating device has a thickness previously adjusted to be in a range of 0.010 nm / ° C to 0.010 nm / ° C.
【請求項6】 前記コア層は、SiO2系ガラスを主成
分として、Ge、Ti、Zr、Al、B、P、Fからな
る群より選択された少なくとも一つ以上の添加元素を含
有するSiO2系ガラスからなることを特徴とする請求
項1乃至5のうちのいずれか一項に記載の光導波路グレ
ーティングデバイス。
6. The SiO 2 -based glass comprises a SiO 2 -based glass as a main component and at least one additional element selected from the group consisting of Ge, Ti, Zr, Al, B, P and F. The optical waveguide grating device according to any one of claims 1 to 5, wherein the optical waveguide grating device is made of a two- system glass.
【請求項7】 前記コア層の少なくとも一部に設けた前
記グレーティングは、紫外光を照射して前記コア層の少
なくとも一部の屈折率を変化させて形成されたことを特
徴とする請求項1乃至6のうちのいずれか一項に記載の
光導波路グレーティングデバイス。
7. The grating provided on at least a part of the core layer, wherein the grating is formed by irradiating ultraviolet light to change a refractive index of at least a part of the core layer. The optical waveguide grating device according to any one of claims 1 to 6.
【請求項8】 基板上に、コア層を収容するクラッド層
を形成し、前記コア層の少なくとも一部にグレーティン
グを形成するステップを含む光導波路グレーティングデ
バイスの製造方法であって、 前記基板は、前記コア層の線熱膨張係数より大きな線熱
膨張係数を有する材料からなることを特徴とする光導波
路グレーティングデバイスの製造方法。
8. A method of manufacturing an optical waveguide grating device, comprising: forming a clad layer for accommodating a core layer on a substrate, and forming a grating on at least a part of the core layer, wherein the substrate comprises: A method of manufacturing an optical waveguide grating device, comprising a material having a linear thermal expansion coefficient larger than a linear thermal expansion coefficient of the core layer.
【請求項9】 基板上に、コア層を収容するクラッド層
を形成し、前記コア層の少なくとも一部にグレーティン
グを形成するステップを含む光導波路グレーティングデ
バイスの製造方法であって、 前記クラッド層上に、前記コア層の線熱膨張係数より小
さな線熱膨張係数を有する材料にてなる上層を形成する
ステップをさらに含むことを特徴とする光導波路グレー
ティングデバイスの製造方法。
9. A method for manufacturing an optical waveguide grating device, comprising: forming a clad layer for accommodating a core layer on a substrate, and forming a grating on at least a part of the core layer. And forming an upper layer made of a material having a linear thermal expansion coefficient smaller than the linear thermal expansion coefficient of the core layer.
【請求項10】 基板上に、コア層を収容するクラッド
層を形成し、前記コア層の少なくとも一部にグレーティ
ングを形成するステップを含む光導波路グレーティング
デバイスの製造方法であって、 前記基板は、前記コア層の線熱膨張係数より大きな線熱
膨張係数を有する材料からなり、 前記クラッド層上に、前記コア層の線熱膨張係数より小
さな線熱膨張係数を有する材料にてなる上層を形成する
ステップをさらに含むことを特徴とする光導波路グレー
ティングデバイスの製造方法。
10. A method for manufacturing an optical waveguide grating device, comprising: forming a clad layer for accommodating a core layer on a substrate, and forming a grating on at least a part of the core layer, wherein the substrate comprises: An upper layer made of a material having a linear thermal expansion coefficient larger than the linear thermal expansion coefficient of the core layer, and an upper layer made of a material having a linear thermal expansion coefficient smaller than the linear thermal expansion coefficient of the core layer is formed on the cladding layer. A method for manufacturing an optical waveguide grating device, further comprising a step.
【請求項11】 前記基板上に前記クラッド層を形成す
る前に、前記基板の線熱膨張係数と前記コア層の線熱膨
張係数の間で選択された線熱膨張係数を有する材料から
なる少なくとも一つの中間層を、前記基板と前記クラッ
ド層との間に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8又は10記載の光導波路グレーティング
デバイスの製造方法。
11. Before forming the cladding layer on the substrate, at least a material having a linear thermal expansion coefficient selected between a linear thermal expansion coefficient of the substrate and a linear thermal expansion coefficient of the core layer. The method according to claim 8, further comprising forming one intermediate layer between the substrate and the cladding layer.
【請求項12】 前記基板は、前記基板の厚さと前記グ
レーティングの反射中心波長の温度に対する変化量dλ
/dTとの関係において、前記温度変化量dλ/dTが
−0.010nm/℃〜0.010nm/℃の範囲とな
るように予め調整した厚さを有することを特徴とする請
求項8乃至11のいずれか一項に記載の光導波路グレー
ティングデバイスの製造方法。
12. The substrate has a thickness d of the substrate and a change amount dλ of a reflection center wavelength of the grating with respect to a temperature.
/ DT, wherein the temperature change amount dλ / dT has a thickness adjusted in advance so as to fall within a range of -0.010 nm / ° C to 0.010 nm / ° C. The method for manufacturing the optical waveguide grating device according to any one of the above items.
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