JP2002258083A - 光導波路型グレーティングおよび前記光導波路型グレーティングを備えた光フィルタを用いた波長多重光伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光誘起による屈折率変化を利用して石英系光
導波路に作製したグレーティングの温度依存性を改善す
る光導波路型グレーティングおよびその製法ならびにこ
のグレーティングを用いた光フィルタならびにこの光フ
ィルタを用いた波長多重光伝送システムを提供する。 【解決手段】 原料としてＳｉのアルコキシド、たとえ
ばＴＥＯＳを主に用いて、ＣＶＤ法により、コアおよび
クラッドを形成し、そののち、位相マスクを介して、エ
キシマレーザを照射し、グレーティング１３をコアに形
成し、クロムまたは白金の薄膜ヒータ（ヒータ電極１４
ａ、入出力電極１４ｂ、電流リード１４ｃ）を光導波路
上に作製し、薄膜ヒータへの電流制御でグレーティング
のブラッグ中心波長の微調整を行い、高密度波長多重さ
れた光信号に対応した光フィルタを作製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信分野、とく
に波長分割多重光伝送、ソリトン光伝送および周波数分
割多重光伝送において重要な部品である波長合分波フィ
ルタ、ＡＤＭ（Add & Drop Multiplexing）フィルタお
よびソリトン光制御フィルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複数の情報を単一の光ファイバで効率良
く伝送する技術として、波長分割多重光伝送技術があ
る。波長分割多重光伝送技術は、光領域における新しい
多重光伝送方式であり、複数の信号をそれぞれ波長の異
なる光信号に割り当て（分割）、それらを多重化して１
本の光ファイバにより双方向に伝送するものである。前
記波長分割多重光伝送技術において、送信側では、波長
の異なる光源からの光信号を光合分波器により合波さ
せ、受信側では光合分波器により各々の波長の光信号に
分波し、これを受光素子により電気信号に変換する。

【０００３】波長分割多重光伝送技術には、 （１）大容量情報の伝送が可能 （２）デジタル情報およびアナログ信号間など異種信号
の同時伝送が可能、 （３）単一ファイバでの双方向伝送が可能 等の利点があり、将来の大容量通信技術として期待され
ている。この波長分割多重光伝送技術方式に関しては、
平山博他編、光通信要覧（１９８４年）、科学新聞社、
ｐ．６３６や神谷武志著、超高速光スイッチング技術
（１９９３年）、培風館、ｐ．１９０等に記載されてい
る。

【０００４】波長分割多重光伝送技術におけるキーデバ
イスは、光波長合分波フィルタであり、誘電体多層膜の
ような波長選択性を有する素子や回折格子のような波長
分散性を有する素子が検討された。しかし、誘電体多層
膜や回折格子は、波長遮断性が悪く、高密度に多数の波
長を多重することは難しい。

【０００５】たとえば、前記光通信要覧（ｐ．５７３−
５８３）によれば、誘電体多層膜を使用した光フィルタ
の特性は、挿入損失については２〜５ｄＢ、波長間隔に
ついては３０〜１００ｎｍ、クロストーク減衰量につい
ては２０〜４０ｄＢである。したがって、実用的な半導
体レーザの波長範囲である１４８０ｎｍから１５８０ｎ
ｍにおいては、２〜３波程度の波長多重しかできない。
また、誘電体多層膜は、膜の熱膨張および膜屈折率の温
度変化に起因する温度依存性を有する。そのため、誘電
体多層膜を使用した光フィルタでは、中心波長が０．０
３ｎｍ／℃程度、温度によりシフトする。この温度によ
るシフト（温度係数）は、広帯域フィルタのばあい、問
題にならないが、帯域幅が数ｎｍの狭帯域フィルタで
は、５０℃の温度変化で１．５ｎｍ程度の波長がシフト
するため深刻な問題である。

【０００６】回折格子を使用した光フィルタの特性は、
挿入損失については２〜４ｄＢ、波長間隔については２
０〜３０ｎｍ、クロストーク減衰量については２０〜２
５ｄＢ程度であり、１５５０ｎｍ帯では２〜４波程度の
波長多重しかできない。また、前記光フィルタは材料の
熱膨張によって、回折格子のピッチが変化することによ
り生じる中心波長の温度依存性と、回折角度の変化によ
り生じる光強度の温度依存性を有する。光フィルタの中
心波長の温度依存性は０．０３ｎｍ／℃であり、光強度
の温度依存性は温度係数が０．数％／℃程度であり、高
密度波長多重光通信での使用は難しい。

【０００７】以上の理由から、１５５０ｎｍ帯で８〜１
６波の波長を多重する高密度波長分割多重においては、
狭帯域で波長間隔が狭く、クロストーク減衰量が大き
く、かつ、温度依存性の少ない光フィルタの開発を必要
としている。

【０００８】近年、光ファイバにエキシマレーザ光を照
射するとコアの屈折率が大きくなる光誘起屈折率変化現
象が発見され、これを利用して光ファイバに屈折率変調
型のブラッググレーティングを形成した狭帯域反射フィ
ルタ、分散補償フィルタ、光フィルタ、応力および温度
センサ等多くの応用が検討されている。

【０００９】前記ブラッググレーティングを光フィルタ
ーに形成した一例として、マイケルソン干渉計をを固定
したファイバ型狭帯域透過フィルタが、オプトロニクス
（OPTRONICS）、１（１９９５年）、ｐ．１３５−１４
１に記載されている。図１８は、従来のファイバ型狭帯
域透過フィルターの一例を示す説明図である。図１８に
おいて、１１２はファイバカプラである３ｄＢカプラ、
１１３はグレーティング、１１４ａは入力ポート、１１
４ｂは出力ポート、１２７は単一モード光ファイバを示
す。

【００１０】前記ファイバ型狭帯域透過フィルターは、
入力ポート１１４ａから入力された光信号のうち、グレ
ーティング１１３のブラッグ波長と同一の波長の光信号
のみを出力ポート１１４ｂから出力する。前記ファイバ
カプラを使用したフィルタは、ファイバやマイケルソン
干渉計の固定法や余長ファイバの取り回し方法等、問題
点が多く、波長多重数の多いばあい（実用）にはあまり
適していない。

【００１１】一方、石英系光導波路を使用した光フィル
タが、オプトロニクス（OPTRONICS）、１（１９９５
年）、ｐ．１３５−１４１において報告されている。図
１９にマッハツエンダー干渉計の２個の３ｄＢカプラ間
に等価なグレーティングを形成し波長選択性をもった従
来例の石英系光導波路型光フィルタ（マッハツエンダー
干渉型光フィルタ）を示す。図１９において、１０１は
シリコン基板、１１０は石英系光導波路、１１２ａ、１
１２ｂは３ｄＢカプラ、１１３はグレーティング、１１
７ａは第１のポート、１１７ｂは第２のポート、１１７
ｃは第３のポート、１１７ｄは第４のポート、１１８は
カプラ、１２０はマッハツエンダー干渉型光フィルタ、
１３０は入力端子、１３１は出力端子を示す。

【００１２】石英系光導波路型光フィルタは、シリコン
基板１０１上に形成される、光が閉じこめられる屈折率
の高いコアと、該コアを取り囲む屈折率が低いクラッド
とで構成される。図１９に示される石英系光導波路型光
フィルタの第１のポート１１７ａには、入力端子１３０
から入力された、波長多重された光信号が入力される。
前記光信号のうち、グレーティング１１３のブラッグ波
長と同一の波長の光信号のみが第２のポート１１７ｂか
ら出力される。第１のポート１１７ａから入力された光
信号のうち、グレーティング１１３のブラッグ波長と異
なる波長の光信号は、第４のポート１１７ｄから出力さ
れる。なお、３ｄＢカプラ１１２ａおよび／または３ｄ
Ｂカプラ１１２ｂの分岐比が理想的に５０対５０であれ
ば、第３のポート１１７ｃからの光出力はない。しか
し、３ｄＢカプラの１１２ａおよび／または３ｄＢカプ
ラ１１２ｂの分岐比が５０対５０から、ずれているばあ
い、第４のポート１１７ｄの信号光のリーク光として第
３のポート１１７ｃから光信号が出力される。石英系光
導波路は、半導体技術を利用して作製するため、小型・
集積化が可能で、量産品や波長多重数の多い複雑な光フ
ィルタの製造に適している。

【００１３】従来例１ つぎに、従来の誘電体多層膜フィルタについて説明す
る。

【００１４】２つの異なる波長を分波する働きの光フィ
ルタは、図２０に示す誘電体多層膜フィルタが従来から
広く用いられてきた。図２０において、１３５ａ、１３
５ｂ、１３５ｃは端子、１３９は光送信機（ＴＸ）、１
４０は光受信器（ＲＸ）、１４５ａ、１４５ｂ、１４５
ｃはレンズ、１４６は誘導体多層膜に示す。

【００１５】図２０において、端子１３５ａから入射す
る波長多重された光信号（図中、「ＷＤＭ」と示され
る）は、レンズ１４５ａでコリメートされて誘電体多層
膜１４６に到達する。この誘電体多層膜１４６は、たと
えば波長λ₁の光信号（図中、「λ₁」を示される）を反
射し、それ以外の波長の光信号を透過するように設計さ
れる。反射した波長λ₁の光信号は、レンズ１４５ｂで
集光されて端子１３５ｂに出射する。ここに光受信器１
４０を接続する。一方、光送信器１３９は端子１３５ｃ
に接続され、光送信器１３９から端子１３５ｃに波長λ
₅の光信号（図中、「λ₅」と示される）が入射し、レン
ズ１４５ｃ、誘電体多層膜１４６およびレンズ１４５ａ
を透過して端子１３５ａに出力される。これにより、２
つの異なる波長を分波する光フィルタとして機能する。

【００１６】従来例２ つぎに、光ファイバに形成された従来のグレーティング
について説明する。

【００１７】通常のシングルモードの光ファイバーに特
定ピッチの凹凸をもつ位相マスクを介し、エキシマレー
ザ（波長２４８ｎｍ）を照射すると、位相マスクのピッ
チに応じたブラッグ中心波長を有するグレーティングが
ファイバのコアに形成される。これは、光誘起によりコ
アの屈折率が変化したものであるとして、カナダのケー
オーヒル（K. O. Hill）により発見され、強い光エネル
ギーにより作製されたカラーセンタでエキシマレーザが
照射された部分の屈折率が大きくなる現象である。

【００１８】図２１に、従来の代表的なグレーティング
作製を示す断面説明図を示す。図２１において、１５９
は位相マスク、１６０ａ、１６０ｃは光ファイバのクラ
ッド、１６０ｂは光ファイバのコア、１６１はエキシマ
レーザ光を示す。なお、コア１６０ｂには局部的にはグ
レーティングが作成されている。また、図２１（ｂ）
は、図２１（ａ）に示される領域Ｂの拡大断面説明図で
あり、図２１（ｃ）は、図２１（ａ）に示される領域Ｃ
の拡大断面説明図である。グレーティング作製は、石英
ガラス製の位相マスクをファイバ上に置き、位相マスク
を介してエキシマレーザ光を照射する。位相マスクは、
表面にレリーフ状の回折格子が形成され、レリーフの溝
を光導波路に対して直角方向になるように光導波路膜上
に置く。エキシマレーザは、位相マスクで回折して、光
導波路上に−１次、０次、＋１次の回折パターンを形成
し、この回折パターンが形成された光導波路コアの屈折
率が高い方へ変化する。

【００１９】エキシマレーザ光の照射条件は、２、２０
０ｍＪ／ｃｍ²／ｐｕｌｓｅのエネルギー密度で、周波
数６０Ｈｚ、照射時間３０分である。エキシマレーザ光
は、位相マスクの位相格子で回折し、光導波路コアに−
１次、０次、＋１次の回折を生じる。この回折が生じた
部分の屈折率が変化する。グレーティングのブラッグ中
心波長は、（１）式で表される。 λ_B＝２ｎＰ （１） ここで、λ_Bはブラッグ中心波長、ｎは伝搬モードに対
する実効屈折率、Ｐはグレーティングピッチを表す。ま
た、グレーティングの反射率は、（２）式で表される。 Ｒ_B＝ｔａｎｈ（πＬΔｎ／λ_B） （２） ここで、Ｒ_Bはグレーティングの反射率、Ｌはグレーテ
ィング長、Δｎは屈折率の変調幅を表す。

【００２０】図２２に、本従来例のグレーティングの反
射特性を示す。横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率
（％）を示す。グレーティング長１０ｍｍのとき、えら
れたグレーティングの反射特性は、ブラッグ中心波長が
１５３０．８ｎｍであり、反射率８％（図中、「反射率
８％」と示される）であった。

【００２１】光ファイバ内に形成されたブラッグ波長を
有するグレーティングは、急峻な立ち上がり、立ち下が
りを有した波長遮断特性に優れた特性をもつが非常に大
きな温度依存性をもつ。前記グレーティングは、温度係
数で表わすと０．０１ｎｍ／℃の温度依存性をもち、光
ファイバの温度が５０℃変化すると約０．５ｎｍ程度、
長波長側へブラッグ中心波長がシフトする。この温度依
存性の原因は、ファイバのクラッドおよびコア中に含ま
れるＳｉＯ₂の熱膨張により、コアのグレーティングピ
ッチが変化することである。高密度波長多重では、多重
する波長毎の中心波長間隔は数ｎｍであり、０．５ｎｍ
の波長変動が生じると使用できない。したがって、この
ままの温度依存性では、多重化密度の低い光信号にしか
使用できない。

【００２２】従来例３ つぎに、従来の温度依存性を改善する方法について説明
する。

【００２３】従来例２の温度依存性を改善する方法とし
て、従来例２に示されるグレーティングを有する光ファ
イバを温度調節可能なオーブン中に入れて、常に光ファ
イバの温度を一定にする方法がある。この方法を取れ
ば、温度依存性は関係なくなり、グレーティングのブラ
ッグ中心波長のシフトは生じない。しかし、オーブン内
のファンによるファイバの揺動や、デバイス自体の大型
化、大消費電力など他のマイナス面が大きく、あまり実
用的ではない。

【００２４】従来例４ つぎに、従来の光導波路の製法について説明する。

【００２５】本従来例においては、光導波路を作製する
際に、火炎堆積法を用いる。図２３に、火炎堆積法によ
り光導波路を作製する際に用いられる成膜装置の模式図
を示す。図２３において、１０１は基板、１０２はキャ
リアガス導入口、１０３は回転テーブル、１０５は原料
容器、１０６は流量調節器、１０７は酸水素バーナー、
１０８は酸素および水素ガス導入口を示す。火炎堆積法
は、アルゴンガスをキャリアガスとしてＳｉＣｌ₄、Ｂ
Ｃｌ₃、ＰＣｌ₃、ＧｅＣｌ₄などの出発原料を酸水素バ
ーナー１０７へ輸送し、火炎中にて加水分解して微粉末
状のＢ、Ｐを含むＳｉＯ₂を作製し、これら微粉末を基
板１０１へ吹き付けて堆積させ、基盤上に薄膜を形成す
る方法である。

【００２６】一般的に光導波路を構成する薄膜の厚み方
向に対して平行な方向の屈折率分布は、ガラスの組成制
御によって形成される。すなわち、火炎堆積のはじめは
Ｂ、Ｐを含むＳｉＯ₂のみを吹き付け、下クラッドを形
成し、その後所望の屈折率がえられるようＧｅをドープ
してコア膜を形成する。ただし、微粒子膜堆積後、１０
００から１２００℃の温度で透明化のための熱処理を行
う必要がある。透明化処理後、スパッタ法や蒸着法によ
り、コア膜上に金属クロム膜を形成し、写真製版法によ
り、所望の光導波路パターンを金属クロム膜で作製す
る。その後、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法によ
りコア膜をエッチングして、金属クロム膜で覆われてい
ないコア膜を取り除きコアを形成する。その後、火炎堆
積法により再びＢ、Ｐを含みＧｅを含まないＳｉＯ₂の
微粒子を堆積し、高温熱処理して上クラッドを形成して
光導波路を作製する。

【００２７】作製した各部の屈折率は、クラッド（上ク
ラッドおよび下クラッド）が１．４５８５、コアが１．
４６８５であり、コアとクラッドの屈折率差は０．７５
％であった。光導波路を作製する際のコアの断面のサイ
ズは、この屈折率差に関係し、０．７５％のばあいで
は、６μｍ×６μｍの正方形がシングルモード光の伝搬
するコアの断面のサイズであった。

【００２８】光導波路の断面を図２４に示す。図２４に
おいて、１０１は基板、１０９は下クラッド、１１０ａ
はコア、１１２は上クラッドを示す。上クラッド１１２
の表面のうち、ちょうどコア１１０ａを形成した直上の
表面が盛り上がった構造をしている。

【００２９】本従来例において示されるプロセスで作製
した石英系光導波路の基本特性は、論文（ＮＴＴ Ｒ＆
Ｄ、４０［２］（１９９１年）、ｐ．１９９）によると
伝搬損失０．１ｄＢ／ｃｍ、比屈折率差０．７５％、許
容曲げ半径５ｍｍとなっている。この構成の石英系光導
波路は、光通信で使用される石英の光ファイバと同じ石
英系材料で形成され、コアの大きさも光ファイバと近い
ため、光導波路自体の損失や、光導波路と光ファイバと
の接続損失などを極めて小さくできる利点をもってい
る。

【００３０】本従来例において示されるプロセスで作製
したＧｅを含むコアに従来例２と同様に強い紫外光（エ
キシマレーザ、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ））を照射する
と、レーザ光が当たった部分の屈折率が上昇する。上昇
後のコアの屈折率は、１．４６９２であった。たとえば
グレーティング長が５ｍｍのとき、えられたグレーティ
ングの反射特性は、ブラッグ波長が１５３１．８ｎｍ、
反射率が２０％であった。

【００３１】また、グレーティングを作製するために位
相マスクを光導波路基板上に設置する際、コア直上に凸
部があるため、位相マスクは光導波路の表面の凸部に接
触する。そのため、光導波路の表面の凸部が均一に分布
していれば良いが、一方に偏って分布したばあい、位相
マスクが光導波路の表面に対して傾く。この位相マスク
の傾きは、作製したグレーティングピッチの誤差とな
り、グレーティングの反射特性の劣化につながる。

【００３２】光導波路のコアに形成される光導波路型グ
レーティングは、基本的には光ファイバと同じ組成であ
り、したがって光ファイバと同じ０．０１ｎｍ／℃程度
の温度依存性を有する。

【００３３】従来例５ つぎに、高圧重水系処理を施した従来の光導波路につい
て説明する。

【００３４】従来例４の火炎堆積法により、Ｇｅを添加
したコアをもつ光導波路を作製する。光導波路は、従来
例４とまったく同じ方法で作製し、伝搬損失等の特性も
同じである。その後、グレーティングを形成する前に、
室温の１４０気圧の高圧重水素ガス（Ｄ２）中で１週間
程度処理を行い、処理後直ちに、エキシマレーザ（波長
２４８ｎｍ）を位相マスクを介して照射した。高圧重水
素処理の目的は、重水素分子を光導波路のコア中に拡散
させることにより、エキシマレーザのエネルギーで重水
素分子を分解させ、コア中のＧｅ、Ｓｉ原子と新たなＧ
ｅ−Ｄ結合、Ｇｅ−ＯＤ結合、Ｓｉ−ＯＤ結合やＳｉ−
Ｄ結合などを作らせ、コアの屈折率を変化させることで
ある。

【００３５】この高圧重水素処理により、光誘起による
コアの屈折率変化は、無処理に比べて１０倍以上大きく
なり、グレーティングの反射率も９９．９％となった。
ＯＤ基の生成は、ＯＨ基のばあいと吸収波長帯が異なる
ため、光通信で使用する１．５μｍ帯での光導波路の伝
搬損失はあまり変化しない。しかし、それでも１００気
圧以上の気圧で数日〜数週間行うという長い高圧重水素
処理を必要とするため、製造コストが高く、安全上も好
ましくない。また、デバイスサイズが大きくなったばあ
い、高圧重水素処理を行う耐圧容器の調達も難しい。な
お、温度依存性は、高圧重水素処理を行ってもコアの熱
膨張係数は変化しないため、ファイバと同じ０．０１ｎ
ｍ／℃程度である。

【００３６】従来例６ 従来例６では、従来の波長多重光伝送システムについて
説明する。海底系システムでは、１方向からきた光ケー
ブル中の光信号を２方向に分岐する光分岐回路が必要と
されてきた。これまでの光分岐回路は、行き先別に２芯
線の光ケーブルをもつものが用いられてきたが、これで
は、上がり回線と下り回線を含めて４芯線が必要とな
り、光ケーブルの重量化、高コスト化を招いてきた。こ
れに対し、ＷＤＭ技術を使用すれば芯線数を半分にでき
ることが、大山昇、他「光海底ケーブル通信」（１９９
１年）、ＫＥＰ、ｐｐ．１４１−１５１で述べられてい
る。

【００３７】図２５はＷＤＭ技術を用いた光分岐回路を
示す説明図である。ここで、３００は光分岐回路、３０
１ａ、３０１ｂ、３０１ｃは波長を分離する光フィル
タ、３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃは、波長を合波する
光フィルタである。

【００３８】たとえば、ケーブルＡ（図中、「ケーブル
Ａ（送）３０３ａ」と示される）から入射した波長λ₁
（図中、「λ₁」と示される）の光信号と波長λ２（図
中、「λ₂」と示される）の光信号は、光フィルタ３０
１ａで分離され、波長λ₁の光信号は光フィルタ３０２
ｃを経由してケーブルＣ（図中、「ケーブルＣ（受）３
０４ａ」と示される）へ、波長λ₂の光信号は、光フィ
ルタ３０２ｂを経由してケーブルＢ（図中、「ケーブル
Ｂ（受）３０４ｂ」と示される）へと進む。一方、ケー
ブルＢ（図中、「ケーブルＢ（送）３０３ｂ」と示され
る）から入射した波長λ₁の光信号と波長λ₂の光信号
は、光フィルタ３０１ｂで分離され、波長λ₁の光信号
は光フィルタ３０２ａを経由してケーブルＡ（図中、
「ケーブルＡ（受）３０４ａ」と示される）へ、波長λ
₂の光信号は、光フィルタ３０２ｃを経由してケーブル
Ｃへと進む。このように、２つの異なる波長を使用すれ
ば、２方向へ光ケーブル中の光信号を分岐することが可
能となる。この光分岐回路で重要な働きをする光フィル
タは、図２０に示す誘電体多層膜フィルタが従来から広
く用いられてきた。

【００３９】従来例７ つぎに、従来のリング型ネットワークについて説明す
る。

【００４０】従来のリング型ネットワークとして、たと
えばエレクトロンレターズ（Electron Letters）、３１
［６］（１９９５年）、エムジェイカウキ（M. J. Chaw
ki）、ブイソーリ（V. Tholey）、「所望のファイバグ
レーティング分岐挿入多重を用いたＷＤＭによる単方向
性リング型ネットワークにおける波長再利用機構(Wavel
ength reuse scheme in a WDM unidirectional ring ne
twork using a properfiber grating add/drop multipl
exer）」ｐ．４７６−４７７に掲載されたＷＤＭによる
分岐挿入多重（Add/Drop Multiplexer(ADM)）ネットワ
ークがある。ＡＤＭとは、自局宛の光信号を分岐（Dro
p）するとともに、自局から多局へ宛てた光信号を挿入
（Add）する多重分岐装置である。リング状の光ファイ
バで接続された１つのネットワークが光クロスコネクト
装置を介して、他のネットワークへ接続される。

【００４１】たとえば、第１の局には、固有の波長λ₁
が割り当てられる。第１の局に到達したＷＤＭ光信号の
内、光フィルタにより波長λ₁の光信号のみが分岐され
第１の局の光受信器で受信される。一方、第１の局の光
送信器から発信される光信号も波長λ₁の光信号を使用
できる。そのため、波長により、どの局宛ての光信号で
あるかを識別できる。このリング型ネットワークにおい
ても、重要な働きをするのが光フィルタである。

【００４２】図２６に、提案されている光フィルタを示
す。図２６において、２２０ａ、２２０ｂは光ファイバ
内のグレーティング（以下、「ファイバグレーティン
グ」ともいう）、２２２ａ、２２２ｂは２×２の３ｄＢ
カプラ、２０３は光送信器、２０４は光受信器を示す。
さらに、２２１ａ、２２１ｂは屈折率調整部、２２３
ａ、２２３ｂは３ｄＢカプラ２２２ａの前段の端子、２
２３ｃ、２２３ｄは３ｄＢカプラ２２２ａの後段の端
子、２２４ａ、２２４ｂは３ｄＢカプラ２２２ｂの前段
の端子、２２４ｃ、２２４ｄは３ｄＢカプラ２２２ｂの
後段の端子である。ここでは、ファイバグレーティング
２２０ａと２２０ｂのブラッグ波長（反射波の波長）を
λ₅に設定する。ファイバグレーティングは、それ単体
では、単なる波長選択性の反射器としてしか機能しない
が、前段に３ｄＢカプラ２２２ａを接続すれば、端子２
２３ａから入射したＷＤＭ光信号のうち、波長λ₅の光
信号のみがファイバグレーティングで反射され、３ｄＢ
カプラの端子２２３ｂから取りだすことができる。

【００４３】また端子２２３ａから入射した光信号は、
２分されて端子２２３ｃ、２２３ｄに出力され、それぞ
れ、ファイバグレーティング２２０ａ、２２０ｂによっ
て反射され、３ｄＢカプラ２２２ａに戻ってくる。端子
２２３ａから端子２２３ａへ戻るばあいは、準じ、端子
２２３ａ、端子２２３ｃ、ファイバグレーティング２２
０ａ（反射）、端子２２３ｃおよび端子２２３ａの第１
のルートを辿った光信号と、順次、端子２２３ａ、端子
２２３ｄ、ファイバグレーティング２２０ｂ（反射）、
端子２２３ｄ、端子２２３ａの第２のルートを辿った光
とが合成されて端子２２３ａから出力される。

【００４４】一般的に、３ｄＢカプラでは、通過光と結
合光とのあいだでπ／２の位相差が生じる。位相差を通
過光で０、結合光でπ／２と考えると、第１のルートの
端子２２３ａから端子２２３ｃへの光信号と端子２２３
ｃから端子２２３ａへの光信号は通過光であり、第２の
ルートの端子２２３ａから端子２２３ｄ（π／２）への
光信号と端子２２３ｄから端子２２３ａ（π／２）への
光信号は結合光であり、第１のルートの光信号と第２の
ルートの光信号のトータルの位相差はπ／２＋π／２
（＝π）となる。そのため、第１のルートの光信号と第
２のルートの光信号とは逆相になり、互いに干渉で打ち
消される。

【００４５】端子２２３ａから端子２２３ｂに戻るばあ
いは、順次、端子２２３ａ、端子２２３ｃ、ファイバグ
レーティング２２０ａ（反射）、端子２２３ｃおよび端
子２２３ｂの第１のルートを辿った光信号と、順次、端
子２２３ａ、端子２２３ｄ、ファイバグレーティング２
２０ｂ（反射）、端子２２３ｄおよび端子２２３ｂの第
２のルートを辿った光信号とが合成されて端子２２３ｂ
から出力される。第１のルートの端子２２３ａから端子
２２３ｃへの光信号は通過光であり端子２２３ｃから端
子２２３ａへの光信号は結合光（π／２）であり、第２
のルートの端子２２３ａから端子２２３ｄへの光信号は
結合光であり、端子２２３ｄから端子２２３ｂ（π／
２）への光信号は通過光であり、第１のルートの光信号
および第２のルートの光信号共に位相差がπ／２とな
り、同相の結果、互いに干渉で強め合い、端子２２３ｂ
から出力する。

【００４６】波長λ₅以外の波長の光信号は、３ｄＢカ
プラ２２０ｂに到達する。端子２２３ａから端子２２４
ｃに出射するばあいは、順次、端子２２３ａ、端子２２
３ｃ、ファイバグレーティング２２０ｂ（透過）、端子
２２４ａおよび端子２２４ｃの第１のルートを辿る光信
号と、順次、端子２２３ａ、端子２２３ｄ、ファイバグ
レーティング２２０ｂ（透過）、端子２２４ｂおよび端
子２２４ｃの第２のルートを辿る光信号とが合成されて
端子２２４ｃから出力される。第１のルートの端子２２
３ａから端子２２３ｃと端子２２４ａから端子２２４ｃ
への光信号は通過光であり、第２のルートの端子２２３
ａから端子２２３ｄへの光信号と端子２２４ｂから端子
２２４ｃへの光信号は結合光であり、第１のルートの光
信号と第２のルートの光信号とのトータルの位相差はπ
／２＋π／２（＝π）となる。そのため、第１のルート
の光信号と第２のルートの光信号とは逆相になり、互い
に干渉で打ち消される。

【００４７】端子２２３ａから端子２２４ｄに出力する
ばあいは、順次、端子２２３ａ、端子２２３ｃ、ファイ
バグレーティング２２０ａ（通過）、端子２２４ａおよ
び端子２２４ｄの第１のルートを辿った光信号と端子２
２３ａ、端子２２３ｄ、ファイバグレーティング２２０
ｂ（通過）、端子２２４ｂおよび端子２２４ｄの第２の
ルートを辿った光信号が合成されて端子２２４ｄから出
力される。第１のルートの端子２２３ａから端子２２３
ｃへの光信号は通過光であり、端子２２４ａから端子２
２４ｄへの光信号は結合光（π／２）、第２のルートの
端子２２３ａから端子２２３ｄへの光信号は結合光であ
り、端子２２４ｂから端子２２４ｄ（π／２）への光信
号は通過光であり、第１のルートの光信号および第２の
ルートの光信号共に、端子２２３ａから入力された光信
号に対して位相差はπ／２となり、同相の結果、互いに
干渉で強め合い、端子２２４ｄから出力する。

【００４８】挿入すべき波長λ₅の光信号（図中、
「λ₅」と示される）は、端子２２４ｃに接続した光送
信器２０３から送信され端子２２４ｄに出力される。こ
の動作は、端子２２３ａから入射した波長λ₅の光信号
が端子２２３ｂに出力されたのと同じである。

【００４９】また、屈折率調整部２２１ａは３ｄＢカプ
ラ２２２ａから各ファイバグレーティング２２０ａ、２
２０ｂまでの光路長を同じにするように屈折率を調整す
るものである。同様に、屈折率調整部２２１ｂは３ｄＢ
カプラ２２２ｂから各ファイバグレーティング２２０
ａ、２２０ｂまでの光路長を同じにするように屈折率を
調整するものである。屈折率調整部は、一般的なファイ
バグレーティングを作製する方法と同様に紫外光を照射
して屈折率を変化させる。この技術については、特開平
４−２９８７０２号公報に述べられている。

【００５０】

【発明が解決しようとする課題】従来のファイバグレー
ティングを有するフィルタ（以下、「ファイバグレーテ
ィングフィルタ」とも言う）および光導波路内に形成さ
れたグレーティングを有する光フィルタ（以下、「光導
波路グレーティングフィルタ」とも言う）は、Ｂ、Ｐお
よＧｅを添加したＳｉＯ₂を主体とする石英系材料で構
成された。そのため、６×１０^-6程度の熱膨張係数を有
する。この熱膨張係数により、コアに形成されたグレー
ティングのグレーティングピッチも変化し、グレーティ
ングのブラッグ波長も０．１ｎｍ／℃程度の温度依存性
をもつ結果となる。

【００５１】また、ファイバグレーティングフィルタお
よび光導波路グレーティングフィルタのブラッグ波長
は、コアに作製された屈折率変調型のグレーティングの
グレーティングピッチにより決定される。しかし、製造
プロセス時の温度、ハンドリングなどにより、グレーテ
ィングピッチに擾乱が起こると、ブラッグ波長が設計値
からはずれ、ファイバグレーティングフィルタおよび光
導波路グレーティングフィルタが不良品となる。とく
に、位相マスクを表面に凹凸のある光導波路上に接触さ
せて置く際には、凹凸により位相マスクが傾き、コアの
グレーティングピッチが変化しやすい問題点がある。

【００５２】従来例１、６で説明したように、波長多重
光伝送システムに使用する光フィルタとしては、誘電体
多層膜フィルタがあるが、通過損失が大きく、多くの光
学部品を使用するため、組立および調整が困難で量産化
に向いていない欠点がある。また、誘電体多層膜フィル
タは、多くの光学部品を使用するため温度依存性が大き
く、０．１〜１ｎｍ／℃程度の中心波長の大きな温度係
数をもつ問題点がある。さらに、誘電体多層膜フィルタ
は光信号が、一旦、光ファイバから空間に出てレンズや
誘電体多層膜を通過後、再び光ファイバに結合する構造
であるため、光軸ずれが生じやすい。一度、光軸ずれが
発生すると幹線系である光ケーブルの断線という重大な
事故につながる可能性がある。

【００５３】別な問題点として、従来例７に示す構造の
ファイバグレーティングを有する光フィルタでは、互い
に波長が異なる光信号の分岐挿入を同時に行うことはで
きない。図２６の光フィルタで、ファイバグレーティン
グ２２０ａ、２２０ｂ間の反射率を１００％にすること
も困難である。なお、反射率が９８％であれば、光送信
器２０３から出た波長λ₅の光信号のうち、反射されず
に透過した２％が光受信器２０４へ漏れ、クロストーク
が発生し受信特性を劣化させてしまう。

【００５４】リング型のネットワークでは、回線需要の
変動に伴い、分岐挿入波長を任意の波長に切り替える必
要が生じる。しかし、図２６の光フィルタでは任意の波
長への切り替えができないという問題点があった。

【００５５】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたもので、温度依存性が少なく、波長遮断特
性に優れ、加工性、集積化に適した光導波路型グレーテ
ィングおよびその製法を提供することを目的とする。ま
た、波長多重された光信号から所望の波長の光信号を選
択的に取りだせるような光フィルタおよびこれを用いた
波長多重光伝送システムをうることを目的とする

【００５６】

【課題を解決するための手段】本発明の光導波路型グレ
ーティングは、コアおよびクラッドからなり、ＳｉＯ ₂
を主成分とし、Ｇｅ、Ｂ、ＰおよびＳｎの各酸化物の少
なくとも１つの酸化物を含む光導波路に形成される光導
波路型グレーティングであって、前記コアおよびクラッ
ドの少なくとも１つに、ＺｒおよびＴｉの各酸化物の少
なくとも１つの酸化物が添加されてなるため、ＳｉＯ₂
を主成分としたガラスの熱膨張を抑制できる。したがっ
て、光導波路のコアの熱膨張係数が小さくなるため、コ
アに形成されたグレーティングピッチの長さの変動が小
さくなり、（１）式で表せられるブラッグ波長の温度依
存性を小さくできる。

【００５７】前記光導波路が、ＳｉＯ₂を主成分とし、
かつ、ＺｒおよびＴｉの各酸化物の少なくとも１つの酸
化物を含む基板上に設けられてなるため、ＳｉＯ₂を主
成分としたガラスの熱膨張を抑制できる。したがって、
光導波路のコアの熱膨張係数が小さくなるため、コアに
形成されたグレーティングピッチの長さの変動が小さく
なり、（１）式で表せられるブラッグ波長の温度依存性
を小さくできる。

【００５８】前記光導波路の表面が平滑にされたのち、
前記光導波路型グレーティングが形成され、前記光導波
路上に該光導波路の温度を制御できる装置が少なくとも
１つ取り付けられてなるため、光導波路表面の凹凸によ
る位相マスクの位置ズレや、光導波路との接触不良によ
るピッチ長の変動を抑えることができる。

【００５９】前記光導波路が直線光導波路および曲線光
導波路のいずれか一方であり、前記光導波路上に該光導
波路の温度を制御できる装置が少なくとも１つ取り付け
られてなるため、ブラッグ反射特性を制御し、サイドバ
ンド反射ピークなどを抑制することができる。

【００６０】参考例の光導波路型グレーティングは、光
導波路に形成される光導波路型グレーティングであっ
て、前記光導波路上に該光導波路の温度を制御できる装
置が少なくとも１つ取り付けられるため、光導波路の温
度を変えることによりコアに形成されたグレーティング
ピッチの長さを制御して任意のブラッグ波長をうること
ができる。

【００６１】前記光導波路が、ＳｉＯ₂を主成分とし、
かつ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｂ、Ｐ、ＳｎおよびＺｒの各酸化物
の少なくとも１つの酸化物を含んでなるため、光導波路
の温度を変えることによりコアに形成されたグレーティ
ングピッチの長さを制御して任意のブラッグ波長をうる
ことができる。

【００６２】前記光導波路の表面が平滑にされたのち、
前記光導波路型グレーティングが形成されてなるため、
光導波路表面の凹凸による位相マスクの位置ズレや光導
波路との接触不良によるピッチ長の変動を抑えることが
できる。

【００６３】前記光導波路型グレーティングにおいて温
度制御装置を設けるのが好ましい。

【００６４】また、本発明の波長多重光伝送システム
は、前記光導波路型グレーティングを備えた光フィルタ
を複数個、カプラを介して接続したことを特徴とする。

【００６５】参考例の光フィルタは、複数の光導波路か
らなる光フィルタであって、前記複数の光導波路に請求
項１記載の光導波路型グレーティングが形成されてお
り、前記光導波路が直線光導波路および曲線光導波路の
いずれか一方であり、前記複数の光導波路のいずれか１
つの光導波路上に窓のある金属膜が形成されたのち、前
記１つの光導波路に光照射により光導波路型グレーティ
ングが形成され、さらに、前記複数の光導波路の他の光
導波路それぞれに対して、前記金属膜の形成および前記
光導波路型グレーティングの形成が行われることによ
り、互いにグレーティングピッチの異なる光導波路型グ
レーティングが前記複数の光導波路それぞれに形成さ
れ、前記複数の光導波路それぞれに、光導波路の温度を
制御できる装置が少なくとも１つ取り付けられてなるた
め、複数のブラッグ反射特性を制御し、高密度に波長多
重した光信号の合分波が可能で、サイドバンド反射ピー
クなどの抑制もできる。

【００６６】参考例の光フィルタは、複数の光導波路か
らなる光フィルタであって、前記複数の光導波路に参考
例記載の光導波路型グレーティングが形成されており、
前記光導波路が直線光導波路および曲線光導波路のいず
れか一方であり、前記複数の光導波路のいずれか１つの
光導波路上に窓のある金属膜が形成されたのち、前記１
つの光導波路に光照射により光導波路型グレーティング
が形成され、さらに、前記複数の光導波路の他の光導波
路それぞれに対して、前記金属膜の形成および前記光導
波路型グレーティングの形成が行われることにより、互
いにグレーティングピッチの異なる光導波路型グレーテ
ィングが前記複数の光導波路それぞれに形成されるた
め、複数のブラッグ反射特性を制御し、高密度に波長多
重した光信号の合分波が可能で、サイドバンド反射ピー
クなどの抑制もできる。

【００６７】参考例の光フィルタは、第１の方向性結合
器と、第２の方向性結合器と、前記第１の方向性結合器
および前記第２の方向性結合器間を接続する複数の光導
波路とからなり、前記複数の光導波路が、直線光導波路
および曲線光導波路のいずれか一方であり、さらに前記
複数の光導波路に、所望のグレーティングピッチを有す
る光導波路型グレーティングが形成されてなる光フィル
タにおいて、該光フィルタが、前記第１の方向性結合器
に接続された第１の端子および第２の端子と、前記第２
の方向性結合器に接続された第３の端子および第４の端
子とを有し、前記第１の端子に波長λ₁の光信号および
波長λ₁以外の光信号が入力され、前記第２の端子から
前記第１の端子に入力された波長λ₁の光信号が出力さ
れ、前記第３の端子に波長λ₁の光信号が入力され、前
記第４の端子から前記第１の端子に入力された波長λ₁
以外の光信号と、前記第３の端子に入力された波長λ₁
の光信号とが合波された光信号が出力され、前記複数の
光導波路の少なくとも１つには、光導波路の温度を制御
できる装置が少なくとも１つ形成されているため、グレ
ーティングピッチを温度制御し、それぞれの光フィルタ
のブラッグ反射波長、透過損失波長の制御を行うことに
より、数十波の波長多重を行ったばあいの波長誤差を制
御できる。

【００６８】参考例の波長多重光伝送システムは、参考
例記載の光フィルタと、送信用の光信号を入力する光送
信器と、前記光フィルタから出力された光信号を受信す
る光受信器と、前記光フィルタから出力された光信号の
波長を測定する装置とからなる波長多重光伝送システム
であって、前記第３の端子に前記光送信器が接続され、
前記第２の端子に前記光受信器および前記波長を測定す
る装置が接続され、該波長を測定する装置が前記温度を
制御できる装置に接続されてなるため、出力される光信
号の強度を変化させることができ、また、サイドバンド
反射ピークなどの抑制もできる。

【００６９】参考例の波長多重光伝送システムは、第１
の光フィルタと第２の光フィルタと第３の光フィルタと
が接続されてなる波長多重光伝送システムであって、前
記第１の光フィルタ、第２の光フィルタおよび第３の光
フィルタそれぞれが、請求項１１記載の光フィルタであ
り、前記第１の光フィルタの第３の端子と前記第２の光
フィルタの第４の端子とが接続され、前記第２の光フィ
ルタの第３の端子と前記第３の光フィルタの第４の端子
とが接続され、前記第３の光フィルタの第３の端子と前
記第１の光フィルタの第４の端子とが接続されてなるた
め、グレーティングピッチを温度制御し、それぞれの光
フィルタのブラッグ反射波長、透過損失波長の制御を行
うことにより、数十波の波長多重を行ったばあいの波長
誤差を制御できる。

【００７０】参考例の波長多重光伝送システムは、第１
の光フィルタと第２の光フィルタと第３の光フィルタと
が接続されてなる波長多重光伝送システムであって、前
記第１の光フィルタ、第２の光フィルタおよび第３の光
フィルタそれぞれが、請求項９記載の光フィルタであ
り、２つの光導波路を有してなり、第１の端子、第２の
端子、第３の端子および第４の端子を有してなり、第１
の光フィルタの第３の端子と第２の光フィルタの第４の
端子とが接続され、第２の光フィルタの第３の端子と第
３の光フィルタの第４の端子とが接続され、第３の光フ
ィルタの第３の端子と第１の光フィルタの第４の端子と
が接続されてなるため、グレーティングピッチを温度制
御でき、それぞれの光フィルタのブラッグ反射波長、透
過損失波長の制御を行うことができ、したがって、数十
波の波長多重を行ったばあいの波長誤差を制御できる。

【００７１】参考例の波長多重光伝送システムは、第１
の光フィルタと第２の光フィルタとが接続されてなる波
長多重光伝送システムであって、前記第１の光フィルタ
および第２の光フィルタそれぞれが、請求項９記載の光
フィルタであり、２つの光導波路を有してなり、第１の
端子、第２の端子、第３の端子および第４の端子を有し
てなり、前記第１の光フィルタの第１の端子に、波長λ
₁の光信号および波長λ₁以外の光信号が入力され、前記
第１の光フィルタの第２の端子から前記第１の光フィル
タの第１の端子に入力された波長λ₁の光信号が出力さ
れ、前記第１の光フィルタの第４の端子から前記第１の
光フィルタの第１の端子に入力された波長λ₁以外の光
信号が出力され、前記第２の光フィルタの第１の端子
に、前記第１の光フィルタの第４の端子から出力された
波長λ₁以外の光信号が入力され、前記第２の光フィル
タの第３の端子に、波長λ₁の光信号が入力され、前記
第２の光フィルタの第４の端子から、前記第２の光フィ
ルタの第１の端子に入力された波長λ₁以外の光信号
と、前記第２の光フィルタの第４の端子に入力された波
長λ₁の光信号とが出力され、前記第１の光フィルタの
第２の端子に光受信器が接続され、前記第２の光フィル
タの第３の端子に光送信器が接続され、前記第１の光フ
ィルタおよび前記第２の光フィルタの各第４の端子から
出力された光信号の波長にもとづき、前記第１の光フィ
ルタおよび前記第２の光フィルタの各光導波路の温度を
制御する装置が制御されるため、光フィルタのブラッグ
波長と透過損失波長を設計波長に維持し続けることがで
きる。

【００７２】参考例の波長多重光伝送システムは、第１
の光フィルタと第２の光フィルタと第３の光フィルタと
が接続されてなる波長多重光伝送システムであって、前
記第１の光フィルタ、第２の光フィルタおよび第３の光
フィルタそれぞれが、請求項１０記載の光フィルタであ
り、２つの光導波路を有してなり、第１の端子、第２の
端子、第３の端子および第４の端子を有してなり、第１
の光フィルタの第３の端子と第２の光フィルタの第４の
端子とが接続され、第２の光フィルタの第３の端子と第
３の光フィルタの第４の端子とが接続され、第３の光フ
ィルタの第３の端子と第１の光フィルタの第４の端子と
が接続されてなるため、グレーティングピッチを温度制
御し、それぞれの光フィルタのブラッグ反射波長、透過
損失波長の制御を行うことにより、数十波の波長多重を
行ったばあいの波長誤差を制御できる。

【００７３】参考例の波長多重光伝送システムは、第１
の光フィルタと第２の光フィルタとが接続されてなる波
長多重光伝送システムであって、前記第１の光フィルタ
および第２の光フィルタそれぞれが、請求項１０記載の
光フィルタであり、２つの光導波路を有してなり、第１
の端子、第２の端子、第３の端子および第４の端子を有
してなり、前記第１の光フィルタの第１の端子に、波長
λ₁の光信号および波長λ₁以外の光信号が入力され、前
記第１の光フィルタの第２の端子から前記第１の光フィ
ルタの第１の端子に入力された波長λ₁の光信号が出力
され、前記第１の光フィルタの第４の端子から前記第１
の光フィルタの第１の端子に入力された波長λ₁以外の
光信号が出力され、前記第２の光フィルタの第１の端子
に、前記第１の光フィルタの第４の端子から出力された
波長λ₁以外の光信号が入力され、前記第２の光フィル
タの第３の端子に、波長λ₁の光信号が入力され、前記
第２の光フィルタの第４の端子から、前記第２の光フィ
ルタの第１の端子に入力された波長λ₁以外の光信号
と、前記第２の光フィルタの第４の端子に入力された波
長λ₁の光信号とが出力され、前記第１の光フィルタの
第２の端子に光受信器が接続され、前記第２の光フィル
タの第３の端子に光送信器が接続され、前記第１の光フ
ィルタおよび前記第２の光フィルタの各第４の端子から
出力された光信号の波長にもとづき、前記第１の光フィ
ルタおよび前記第２の光フィルタの各光導波路の温度を
制御する装置が制御されるため、光フィルタのブラッグ
波長と透過損失波長を設計波長に維持し続けることがで
きる。

【００７４】参考例の波長多重光伝送システムは、第１
の光フィルタと第２の光フィルタとが接続されてなる波
長多重光伝送システムであって、前記第１の光フィルタ
および第２の光フィルタそれぞれが、請求項１１記載の
光フィルタであり、前記第１の光フィルタの第４の端子
に前記第２の光フィルタの第１の端子が接続され、前記
第１の光フィルタの第２の端子に光受信器が接続され、
前記第２の光フィルタの第３の端子に光送信器が接続さ
れ、前記第１の光フィルタおよび前記第２の光フィルタ
の各第４の端子から出力された光信号の波長にもとづ
き、前記温度を制御する装置が制御されるため、光フィ
ルタのブラッグ波長と透過損失波長を設計波長に維持し
続ける事ができる。

【００７５】参考例の波長多重光伝送システムは、複数
の光フィルタが接続されてなる波長多重光伝送システム
であって、複数の光フィルタそれぞれが、所定の波長λ
の光信号と波長λ以外の光信号とが入力される第１の端
子と、前記前記第１の端子に入力された波長λの光信号
が出力される第２の端子と、波長λの光信号が入力され
る第３の端子と、前記第１の端子に入力された波長λ以
外の光信号および前記第１の端子に入力された波長λの
光信号が合波された光信号が出力される第４の端子とを
有し、前記波長λの値が複数の光フィルタそれぞれに固
有の値であり、前記複数の光フィルタのうちの１つの光
フィルタの第１の端子と、前記１つの光フィルタの前段
の光フィルタの第４の端子とが接続され、前記１つの光
フィルタの第４の端子と、前記１つの光フィルタの後段
の光フィルタの第１の端子とが接続されることにより、
複数の光フィルタが直列に接続されており、前記第１の
端子および第４の端子が、複数のファイバ、多芯のファ
イバアレイおよび光導波路のうちのいずれかを介して接
続されており、前記複数の光フィルタそれぞれが、光導
波路を有してなり、該光導波路の温度を制御できる装置
を少なくとも１つ有してなるため、出力される光信号の
強度を変化させることができ、また、サイドバンド反射
ピークなどの抑制もできる。

【００７６】参考例の光導波路型グレーティングの製法
は、コアおよびクラッドからなり、ＳｉＯ₂を主成分と
し、Ｇｅ、Ｂ、ＰおよびＳｎの各酸化物の少なくとも１
つの酸化物を含む光導波路に形成される光導波路型グレ
ーティングの製法であって、前記コアおよびクラッドの
少なくとも１つに、ＺｒおよびＴｉの各酸化物の少なく
とも１つの酸化物を添加するため、ＳｉＯ₂を主成分と
したガラスの熱膨張を抑制できる。したがって、光導波
路コアの熱膨張係数が小さくなるため、コアに形成され
たグレーティングピッチの長さの変動が小さくなり、
（１）式で表せられるブラッグ波長の温度依存性を小さ
くできる。

【００７７】前記光導波路が、ＳｉＯ₂を主成分とし、
かつ、ＺｒおよびＴｉの各酸化物の少なくとも１つの酸
化物を含む基板上に設けられるため、ＳｉＯ₂を主成分
としたガラスの熱膨張を抑制できる。したがって、光導
波路コアの熱膨張係数が小さくなるため、コアに形成さ
れたグレーティングピッチの長さの変動が小さくなり、
（１）式で表せられるブラッグ波長の温度依存性を小さ
くできる。

【００７８】前記光導波路の表面が平滑にされたのち、
前記光導波路型グレーティングが形成され、前記光導波
路上に該光導波路の温度を制御できる装置が少なくとも
１つ取り付けられるため、光導波路表面の凹凸による位
相マスクの位置ズレや光導波路との接触不良によるピッ
チ長の変動を抑えることができる。

【００７９】前記光導波路が直線光導波路および曲線光
導波路のいずれか一方であり、光導波路上に該光導波路
の温度を制御できる装置が少なくとも１つ取り付けられ
るため、熱膨張によりグレーティングの各場所のピッチ
長を所望の長さに調整し、ブラッグ反射特性を制御し、
サイドバンド反射ピークなどを抑制することができる。

【００８０】参考例の光導波路型グレーティングの製法
は、光導波路に形成される光導波路型グレーティングの
製法であって、前記光導波路上に該光導波路の温度を制
御できる装置が少なくとも１つ取り付けられるため、光
導波路の温度を変えることによりコアに形成されたグレ
ーティングピッチの長さを制御して任意のブラッグ波長
をうることができる。

【００８１】前記光導波路が、ＳｉＯ₂を主成分とし、
かつ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｂ、Ｐ、ＳｎおよびＺｒの各酸化物
の少なくとも１つの酸化物を含むため、光導波路の温度
を変えることによりコアに形成されたグレーティングピ
ッチの長さを制御して任意のブラッグ波長をうることが
できる。

【００８２】前記光導波路の表面が平滑にされたのち、
前記光導波路型グレーティングが形成されるため、光導
波路表面の凹凸による位相マスクの位置ズレや光導波路
との接触不良によるピッチ長の変動を抑えることができ
る。

【００８３】前記光導波路が直線光導波路および曲線光
導波路のいずれか一方であるため、熱膨張によりグレー
ティングの各場所のピッチ長を所望の長さに調整し、ブ
ラッグ反射特性を制御し、サイドバンド反射ピークなど
を抑制することができる。

【００８４】

【発明の実施の形態】図面を参照しつつ、本発明の光導
波路型グレーティングおよび前記グレーティングを備え
た光フィルタを用いた波長多重光伝送システムの実施の
形態について説明する。

【００８５】実施の形態１．本発明の光導波路型グレー
ティングの実施の形態１について説明する。前記光導波
路型グレーティングを有する光導波路を形成するために
は、まずはじめにオゾン酸化を用いたＣＶＤ法によっ
て、厚さ１ｍｍ程度のシリコン基板上に石英系光導波路
膜を形成する。図３は、本発明の光導波路型グレーティ
ングを製造するために用いられる成膜装置の一例を示す
構造説明図である。図３において、１は基板、２はキャ
リアガス導入口、３は反応管、４は排気口、５は原料容
器、６は流量調節器、７はオゾナイザー、８は酸素ガス
導入口を示す。図３に示される成膜装置は、４個の原料
容器５を備えており、４種類のＣＶＤ原料蒸気を同時に
基板上に供給できる。

【００８６】使用した４種類のＣＶＤ原料は、テトラエ
チルオルトシリケート（tetraethylorthosilicate（Ｓ
ｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄））、ボロントリイソプロポキシド（b
orontri-isopropoxide（Ｂ（ｉ-ＯＣ₃Ｈ₇）₃））、ゲル
マニウムテトラエトキシド（germanium tetra-ethoxide
（Ｇｅ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄））およびチタニウムテトライソ
プロポキシド（titanium tetra-isopropoxide（Ｔｉ
（ｉ-ＯＣ₃Ｈ₇）₄））である。キャリアガスは、高純度
Ａｒガスとし、各原料容器５ごとに流量調節器６が付属
しており、それぞれの蒸気の流量を独立に制御できる。
したがって、４種類のアルコキシド原料を任意の割合で
反応管３内の基板１上へ供給することが可能である。

【００８７】反応管３へは、酸素ガス導入口８およびオ
ゾナイザー７を介して８重量％のオゾンを含む酸素ガス
を導入するとともに、基板１の温度を８００℃として、
原料の分解および反応を促進させ、前記原料の酸化物か
らなる膜を反応管３内に設置した基板１に成膜する。基
板１は、３インチ径のシリコン基板を使用した。真空度
は５０ｔｏｒｒ、成膜速度はおよそ１０μｍ/時間とし
た。

【００８８】つぎに、本発明の光導波路型グレーティン
グの製法による光導波路の作製のプロセスを示す。図４
（ａ）〜（ｅ）は、本発明の光導波路型グレーティング
の製法による光導波路の作製のプロセスを示す工程断面
説明図である。図４において、１は基板、９は下クラッ
ド、１０はコア膜、１０ａはコア、１１は光導波路パタ
ーン、１２は上クラッドを示す。光導波路作製は、まず
基板１としてのシリコン基板上にＳｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄、
Ｂ（ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₃およびＴｉ（ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₄の蒸
気のみを供給し、図４（ａ）に示すように下クラッド９
としての石英膜を形成した。該石英膜は、Ｓｉ（ＯＣ₂
Ｈ₅）₄、Ｂ（ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₃およびＴｉ（ｉ−ＯＣ₃Ｈ
₇）₄の各原料容器の温度を、７０℃、３０℃と６０℃に
それぞれ保持し、マスフローコントローラにより、０.
７５l/min、０.１５l/minと０.１l/minにそれぞれの原
料のキャリアガス流量を調整して成膜した。成膜時間は
約２時間で、膜厚は２０μｍ程度とした。

【００８９】また、Ｔｉ添加の効果を見るために、Ｔｉ
（ｉ-ＯＣ₃Ｈ₇）₄の流量を変化させてＴｉ添加量の異な
る石英膜を複数の基板１上に作製した（図４には、１つ
の基板のみ示されている）。このときにえられた下クラ
ッド９の屈折率は、１.４５８２から１.４７８２までで
あった。

【００９０】つぎに、Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄、Ｂ（ｉ−Ｏ
Ｃ₃Ｈ₇）₃、Ｇｅ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄およびＴｉ（ｉ−ＯＣ₃
Ｈ₇）₄のアルコキシドを同時に基板１上に供給して、光
導波路のコアとなる高屈折率のコア膜１０を６μｍの厚
さに形成した。この石英膜からなるコア膜１０は、Ｓｉ
（ＯＣ₂Ｈ₅）₄、Ｂ（ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₃、Ｇｅ（ＯＣ
₂Ｈ₅）₄およびＴｉ（ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₄の原料容器の温度
を、７０℃、６０℃、３０℃と６０℃にそれぞれ保持
し、マスフローコントローラにより、０.６５l/min、
０.１５l/min、０.１５l/minと０.１l/minにそれぞれの
原料のキャリアガス流量を調整して成膜した。また、Ｔ
ｉ添加の効果を見るために、下クラッド９と同様に、Ｔ
ｉ（ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₄の流量を変化させてＴｉ添加量の
異なるコア膜１０を複数の基板１上に作製した（図４に
は、１つの基板のみ示されている）。ただし、コア膜形
成では、Ｇｅ酸化物の含有量が約１０％となるように、
Ｇｅを含むアルコキシド蒸気の流量調整を行い、膜厚６
μｍまで成膜を行った。この状態が、図４（ｂ）に示さ
れている。なお、Ｔｉ（ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₄の流量を変化
させることによって、コア膜１０の屈折率は、１.４６
８８から１.４９２５まで変化した。コア膜１０上に写
真製版法により光導波路幅６μｍの光導波路パターン１
１を金属クロムにより作製し、ＲＩＥ（リアクティブイ
オンエッチング）でエッチングして、基板１の表面に対
して垂直な方向から見たときに直線形状を有するコア１
０ａを作製した。（図４（ｃ）、（ｄ）参照）。

【００９１】さらに、前記光導波路パターン１１を除去
したのち、上クラッド１２として、約２０μｍの厚みの
石英膜を、Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄、Ｂ（ＯＣ₃Ｈ₇）₃とＴｉ
（ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₄の原料蒸気を基板１上に供給して形
成した。（図４（ｅ）参照）このときのＣＶＤ成膜条件
は、下クラッド９と同じであった。

【００９２】このようにして作製した下クラッド９およ
び上クラッド１２からなるクラッドの熱膨張係数とＴｉ
添加量の関係を図１に示す。図１において、縦軸は熱膨
張係数、横軸はＴｉ添加量（ｍｏｌ％）を示す。クラッ
ドの熱膨張係数は、Ｔｉ添加量が０ｍｏｌ％のばあい、
約５×１０^-6であるが、８ｍｏｌ％の添加により、ほぼ
０となり、１５ｍｏｌ％の添加により、約−４×１０^-6
と最小になったのち、単調に増加した。図１において、
熱膨張係数が０より小さい領域を負の熱膨張係数領域Ａ
として示す。また、Ｔｉを石英膜へ添加することによ
り、石英膜の屈折率も大きくなった。

【００９３】つぎに、本実施の形態で作製した直線光導
波路に光導波路型グレーティング（以下、単に「グレー
ティング」とも言う）を作製し、本実施の形態のグレー
ティングの温度依存性を調べた。該グレーティングの温
度依存性を調べるために、Ｔｉ添加なしの試料と、熱膨
張係数がほぼ０になるＴｉ添加量８ｍｏｌ％の試料と、
熱膨張係数が約−４×１０^-6と最小になるＴｉ添加量１
５ｍｏｌ％の試料とからなる３種類の直線光導波路試料
を使用した。

【００９４】グレーティングの作製では、前述の従来例
２のファイバグレーティングの作製と同じように、強い
紫外光（エキシマレーザ、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ））
を位相マスクを介して光導波路のコアに照射して行なわ
れる。該照射により、光導波路のコアに光誘起による屈
折率変調型グレーティングを作製した。紫外光の照射条
件は、２００ｍＪ／ｃｍ²／ｐｕｌｓｅのエネルギー密
度で、周波数６０Ｈｚ、照射時間は６０分とした。図２
に、作製した３種類のグレーティングのと温度依存性を
示す。図２において、縦軸はブラッグ中心波長（ｎｍ）
を示し、横軸は温度（℃）を示す。Ｔｉ添加なし（従来
の光導波路型グレーティング）のばあい、光導波路型グ
レーティングの温度依存性を表わす温度係数は、０．０
１ｎｍ／℃（図中、「Ｔｉ添加なし、温度係数０．０１
ｎｍ／℃」と示される）である。また、Ｔｉ添加量が８
ｍｏｌ％のばあい、温度係数は０．００２ｎｍ／℃（図
中、「Ｔｉ添加量８ｍｏｌ％、温度係数約０．００２ｎ
ｍ／℃」と示される）である。さらに、Ｔｉ添加量が１
５ｍｏｌ％のばあい、温度係数は約０ｎｍ／℃（図中、
「Ｔｉ添加量１５ｍｏｌ％、温度係数約０ｎｍ／℃」と
示される）である。

【００９５】なお、本実施の形態ではＳｉのアルコキシ
ドとしてＴＥＯＳ（テトラエチルオルトシリケート）を
使用したが、Ｓｉを含むアルコキシドであれば同様の効
果がえられる。たとえば、シリコンテトラメトキシド
（silicon tetra-methoxide（Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₄）)、シ
リコンテトラプロポキシド（silicon tetra-propoxide
（Ｓｉ（ＯＣ₃Ｈ₇）₄））、シリコンテトラブトキシド
（silicon tetra-butoxide（Ｓｉ（ＯＣ₄Ｈ₉）₄））等
およびこれらのアルコキシドのアルコキシル基を別のア
ルコキシル基や水素原子で置換したアルコキシド等を使
用しても良い。

【００９６】また、Ｇｅのアルコキシド、Ｔｉのアルコ
キシドとＢのアルコキシドとしても、それぞれＧｅ、Ｔ
ｉ、Ｂを含むアルコキシドであれば同様の効果がえられ
る。

【００９７】たとえば、本実施の形態で使用した以外の
Ｇｅのアルコキシド例として、ゲルマニウムテトラエト
キシド（germanium tetra-ethoxyde（Ｇｅ（ＯＣ₂Ｈ₅）
₄））、ゲルマニウムテトライソプロポキシド（germani
um tetra-isopropoxide（Ｇｅ（ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₄））や
ゲルマニウムテトラブトキシド（germanium tetra-buto
xide（Ｇｅ（ＯＣ₄Ｈ₉）₄））等、これらの異性体およ
びこれらのアルコキシドのアルコキシル基を別のアルコ
キシル基や水素原子で置換したアルコキシド等を使用し
てもよい。

【００９８】本実施の形態で使用した以外のＴｉのアル
コキシド例としては、チタニウムテトラエトキシド（ti
tanium tetra-ethoxide（Ｔｉ(ＯＣ₂Ｈ₅）₄））、チタ
ニウムテトラメトキシド（titanium tetra-methoxide
（Ｔｉ（ＯＣＨ₃）₄））、チタニウムテトラブトキシド
（titanium tetra-butoxide（Ｔｉ（ＯＣ₄Ｈ₉）₄））、
チタニウムテトラターシャリブトキシド（titanium tet
ra-tertiarybutoxide（Ｔｉ（t-ＯＣ₄Ｈ₉）₄））等、こ
れらの異性体およびこれらのアルコキシドのアルコキシ
ル基を別のアルコキシル基や水素原子で置換したアルコ
キシド等を使用しても良い。

【００９９】また、本実施の形態で使用した以外のＢの
アルコキシド例としては、ボロントリメトキシド（boro
n tri-methoxide（Ｂ（ＯＣＨ₃）₃））、ボロントリエ
トキシド（boron tri-ethoxide（Ｂ（ＯＣ
₂Ｈ₅）₃））、ボロントリターシャリブトキシド（boron
tri-tertiarybutoxide（Ｂ（t-ＯＣ₄Ｈ₉）₃））等、こ
れらの異性体およびこれらのアルコキシドのアルコキシ
ル基を別のアルコキシル基や水素原子で置換したアルコ
キシド等を使用しても良い。

【０１００】実施の形態２．つぎに、本発明の光導波路
型グレーティングの実施の形態２について説明する。

【０１０１】実施の形態１と同様にして、厚さ１mm程度
のシリコン基板上にオゾン酸化を用いたＣＶＤ法により
石英系光導波路膜を形成する。使用した４種類のＣＶＤ
原料は、テトラエチルオルトシリケート（tetraethyl o
rthosilicate（Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄））、トリメチルホ
スファイト（trimethyl phosphite（Ｐ（ＯＣ
Ｈ₃）₃））を、ゲルマニウムテトラエトキシド（german
ium tetra-ethoxide（Ｇｅ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄））およびジ
ルコニウムテトラエトキシド（zirconium tetra-ethoxi
de（Ｚｒ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄））である。キャリアガスは、
高純度Ａｒガスとし、各原料容器ごとに流量調節器が付
属しており、それぞれの蒸気の流量を独立に制御でき
る。したがって、４種類のアルコキシド原料を任意の割
合で反応管内の基板上へ供給することが可能である。

【０１０２】反応管へは、８重量％のオゾンを含む酸素
ガスを導入するとともに、基板の温度を８００℃とし
て、原料の分解および反応を促進させ、前記原料の酸化
物からなる膜を反応管内に設置した基板上に成膜する。
基板は、３インチ径のシリコン基板を使用し、真空度
は、５０ｔｏｒｒ、成膜速度は、およそ１０μｍ/時間
とした。

【０１０３】つぎに、実施の形態１と同様にして光導波
路を作製した。光導波路作製は、まずシリコン基板上に
Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄、Ｐ（ＯＣＨ₃）₃とＺｒ（ＯＣ
₂Ｈ₅）₄の蒸気のみを供給し、下クラッドとしての石英
膜を形成した。

【０１０４】この石英膜の膜厚は２０μｍ程度、屈折率
は１．４５８５である。このようにして作製した下クラ
ッドの熱膨張係数とＺｒ添加量の関係を図５に示す。図
５において、縦軸は熱膨張係数を示し、横軸はＺｒ添加
量（ｍｏｌ％）を示す。Ｔｉ添加のばあいと同様に、Ｚ
ｒの添加により熱膨張係数は低くなり、８ｍｏｌ％で１
×１０^-6程度になり、その後増加した。

【０１０５】つぎに、Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄、Ｐ（ＯＣ
Ｈ₃）₃、Ｇｅ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄とＺｒ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄のアル
コキシドを同時に基板上に供給して、光導波路のコアと
なる高屈折率のコア膜を６μｍの厚さに形成した。本実
施の形態のコア形成では、コア膜中のＧｅ酸化物の含有
量が約１０％となるように、Ｇｅのアルコキシドの蒸気
の流量調整を行った。コア膜の屈折率は、１.４６８２
である。

【０１０６】前記コア膜上に写真製版法により直線光導
波路パターンを作製し、さらに、エッチングしてコアを
作成する。つぎに、前記直線光導波路パターンを除去
し、上クラッドとして、約２０μｍの厚みの石英膜を、
Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄、Ｐ（ＯＣＨ₃）₃とＺｒ（ＯＣ
₂Ｈ₅）₄の原料蒸気を基板上に供給して形成した。

【０１０７】つぎに、本実施の形態で作製した直線光導
波路にグレーティングを作製し、本実施の形態のグレー
ティングの温度依存性を調べた。該グレーティングの温
度依存性を調べるために、Ｚｒ添加なしの試料と、熱膨
張係数が約１×１０^-6と最小になるＺｒ添加量８ｍｏｌ
％の試料とからなる２種類の直線光導波路試料を使用し
た。

【０１０８】グレーティングの作製では、前記実施の形
態１のグレーティングの作製と同じように、強い紫外光
（エキシマレーザ、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ））を位相
マスクを介して光導波路のコアに照射して行なわれる。
該照射により、光導波路のコアに光誘起による屈折率変
調型グレーティングを作製した。紫外光の照射条件は、
２００ｍＪ／ｃｍ²／ｐｕｌｓｅのエネルギー密度で、
周波数６０Ｈｚ、照射時間は６０分とした。

【０１０９】図６に、作製した３種類のグレーティング
の温度依存性を示す。図６において、縦軸はブラッグ中
心波長（ｎｍ）を示し、横軸は温度（℃）を示す。Ｚｒ
添加なし（従来の光導波路型グレーティング）のばあ
い、グレーティングの温度依存性を表わす温度係数は
０．０１ｎｍ／℃（図中、「Ｚｒ添加なし、温度係数
０．０１ｎｍ／℃」と示される）である。また、Ｚｒ添
加量が８ｍｏｌ％のばあい、温度係数は０．００２ｎｍ
／℃（図中、「Ｚｒ添加量８ｍｏｌ％、温度係数０．０
０２ｎｍ／℃」と示される）である。

【０１１０】なお、本実施の形態ではＳｉのアルコキシ
ドとしてＴＥＯＳを使用したが、Ｓｉを含むアルコキシ
ドであれば同様の効果がえられる。たとえば、シリコン
テトラメトキシド（silicon tetra-methoxide（Ｓｉ
（ＯＣＨ₃）₄））、シリコンテトラプロポキシド（sili
con tetra-propoxide（Ｓｉ（ＯＣ₃Ｈ₇）₄））、シリコ
ンテトラブトキシド（silicon tetra-butoxide（Ｓｉ
（ＯＣ₄Ｈ₉）₄））等およびこれらのアルコキシドのア
ルコキシル基を別のアルコキシル基や水素原子で置換し
たアルコキシド等を使用しても良い。

【０１１１】また、Ｇｅのアルコキシド、Ｚｒのアルコ
キシドとＰのアルコキシドとしては、それぞれＧｅ、Ｚ
ｒ、Ｂを含むアルコキシドであれば同様の効果がえられ
る。

【０１１２】たとえば、本実施の形態で使用した以外の
Ｇｅのアルコキシド例として、ゲルマニウムテトラエト
キシド（germanium tetra-ethoxyde（Ｇｅ（ＯＣ₂Ｈ₅）
₄））、ゲルマニウムテトライソプロポキシド（germani
um tetra-isopropoxide（Ｇｅ（ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₄））や
ゲルマニウムテトラブトキシド（germanium tetra-buto
xide（Ｇｅ（ＯＣ₄Ｈ₉）₄）等、これらの異性体および
これらのアルコキシドのアルコキシル基を別のアルコキ
シル基や水素原子で置換したアルコキシド等を使用して
もよい。

【０１１３】さらに、本実施の形態で使用した以外のＺ
ｒのアルコキシド例としては、ジルコニウムテトライソ
プロポキシド（zirconium tetra-isopropoxide（Ｚｒ
（ｉ-ＯＣ₃Ｈ₇）₄）、ジルコニウムテトラターシャリブ
トキシド（zirconium tetra-tertiarybutoxide（Ｚｒ
（ｔ-ＯＣ₄Ｈ₉）₄））、ジルコニウムテトラメトキシド
（zirconium tetra-methoxide（Ｚｒ（ＯＣＨ₃）₄）
等、これらの異性体およびこれらのアルコキシドのアル
コキシル基を別のアルコキシル基や水素原子で置換した
アルコキシド等を使用しても良い。

【０１１４】また、本実施の形態で使用した以外のＰの
アルコキシド例としては、ホスフォラストリメトキシド
（Ｐ（ＯＣＨ₃）₃）、ホスフォラストリエトキシド（Ｐ
（ＯＣ₂Ｈ₅）₃）、ホスフォラストリプロポキシド（Ｐ
（ＯＣ₃Ｈ₇）₃）、ホスフォリルトリメトキシド（ＰＯ
（ＯＣＨ₃）₃）、ホスフォリルトリエトキシド（ＰＯ
（ＯＣ₂Ｈ₅）₃）等、これらの異性体およびこれらのア
ルコキシドのアルコキシル基を別のアルコキシル基や水
素原子で置換したアルコキシド等を使用しても良い。

【０１１５】本実施の形態では、クラッドを作成する際
にＳｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄、Ｐ（ＯＣＨ₃）₃、およびＺｒ
（ＯＣ₂Ｈ₅）₄を使用し、コアを作製する際にＳｉ（Ｏ
Ｃ₂Ｈ₅） ₄、Ｐ（ＯＣＨ₃）₃、Ｚｒ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄および
Ｇｅ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄を使用したが、これだけに成分を限
定するものではない。たとえば、クラッドは、Ｓｉ、
Ｂ、Ｐを含む石英光導波路膜にＺｒ、Ｔｉの少なくとも
１方が添加されていればよく、同様の効果がえられる。
また、コア膜は、Ｓｉ、Ｂ、Ｐ、Ｇｅを含む石英光導波
路膜にＺｒ、Ｔｉの少なくとも１方が添加されていれば
よく、同様の効果がえられる。

【０１１６】実施の形態３．つぎに、本発明の光導波路
型グレーティングの実施の形態３について説明する。

【０１１７】本実施の形態では、従来例４の火炎堆積法
によりＴｉを添加したコア用石英光導波路膜（コア膜）
を作製した。基板は、厚さ１mmであり、ＴｉＯ₂を０ｍ
ｏｌ％、７ｍｏｌ％、１４ｍｏｌ％添加した３種類の石
英基板を使用した。この基板上に、アルゴンガスをキャ
リアガスとしてＳｉＣｌ₄、ＢＣｌ₃、ＰＣｌ₃、ＴｉＣ
ｌ₄、ＧｅＣｌ₄などの出発原料を酸水素バーナーへ輸送
し、火炎中にて加水分解して微粉末状のＢ、Ｐ、Ｔｉお
よびＧｅを含むＳｉＯ₂を作製し、これら微粉末を基板
へ吹き付けて堆積させた。その組成の元素の比は、Ｓ
ｉ：Ｂ：Ｐ：Ｔｉ：Ｇｅ＝７１：４：８：７：１０と
し、微粉末膜堆積後、１０００℃から１２００℃の温度
で透明化のための熱処理を行い、コアとなる厚さ６μｍ
のコア膜を作製した。透明化処理後、スパッタ法によ
り、コア膜上に金属クロム膜を形成し、写真製版法によ
り、断面の一辺の長さが６μｍの直線光導波路パターン
を金属クロム膜で作製した。その後、ＲＩＥ（反応性イ
オンエッチング）法によりコア膜をエッチングして、金
属クロム膜で覆われていないコア膜を取り除いた。

【０１１８】つぎに、前記直線光導波路パターンを除去
したのち、再びＢ、Ｐ、Ｔｉを含みＧｅを含まないＳｉ
Ｏ₂組成で、火炎堆積法により微粒子を基板上に堆積
し、高温熱処理して厚さ２０μｍの上クラッドを形成し
て光導波路を作製した。このときの上クラッドの組成の
元素の比は、Ｓｉ：Ｂ：Ｐ：Ｔｉ＝７９：４：１０：７
とした。作製した各部の屈折率は、上クラッドが１．４
６８５、コアが１．４７８５であり、コアと上クラッド
との屈折率差は、約０．８％であった。

【０１１９】前記３種類の石英基板のうちＴｉを７ｍｏ
ｌ％添加した基板上にコア膜を作製したばあい、前記基
板の熱膨張係数は、温度が−２０〜２００℃のとき、ほ
ぼ０である。また、Ｔｉを添加していない基板のばあ
い、該基板の熱膨張係数は、温度が−２０〜２００℃の
とき、約５×１０^-6である。さらに、Ｔｉを１４ｍｏｌ
％添加した基板のばあい、前記基板の熱膨張係数は、温
度が−２０〜２００℃のとき、約−４×１０^-6である。

【０１２０】つぎに、本実施の形態で作製した直線光導
波路にグレーティングを作製し、本実施の形態のグレー
ティングの温度依存性を調べた。グレーティングの作製
では、前述の従来例２のファイバグレーティングの作製
と同じように、強い紫外光（エキシマレーザ、ＫｒＦ
（波長２４８ｎｍ））を位相マスクを介して光導波路の
コアに照射し、光誘起によって光導波路のコアに屈折率
変調型グレーティングを作製した。紫外光の照射条件
は、２００ｍＪ／ｃｍ²／ｐｕｌｓｅのエネルギー密度
で、周波数６０Ｈｚ、照射時間は６０分とした。図７
に、３種類の基板上に形成した各グレーティングの温度
依存性を示す。図７において、縦軸はブラック中心波長
（ｎｍ）を示し、横軸は温度（℃）を示す。Ｔｉを添加
しない基板（従来の基板）を用いたばあい、光導波路型
グレーティングフィルタの温度依存性を表わす温度係数
は、０．０１ｎｍ／℃（図中、「Ｔｉ添加なし、温度係
数０．０１ｎｍ／℃」と示される）である。また、Ｔｉ
を７ｍｏｌ％添加した基板を用いたばあい、温度係数は
０．００３ｎｍ／℃（図中、「Ｔｉ添加量７ｍｏｌ％、
温度係数０．００３ｎｍ／℃」と示される）である。さ
らに、Ｔｉを１４ｍｏｌ％添加した基板を用いたばあ
い、温度係数は０．００１ｎｍ／℃（図中、「Ｔｉ添加
量１４ｍｏｌ％、温度係数０．００１ｎｍ／℃」と示さ
れる）である。

【０１２１】したがって、火炎堆積法により作製したＴ
ｉ添加光導波路は、グレーティングの温度依存性の低減
が可能であり、さらにＴｉを添加した石英基板を使用す
れば一層の温度依存性の低減が可能であった。

【０１２２】また、本実施の形態では、出発原料とし
て、ＳｉＣｌ₄、ＢＣｌ₃、ＰＣｌ₃、ＴｉＣｌ₄およびＧ
ｅＣｌ₄を使用したが、Ｓｉ、Ｂ、Ｐ、Ｔｉ、Ｇｅを含
む原料であればとくにこれらにかぎるものではない。ま
た、実施の形態２と同様にＴｉの代わりにＺｒを使用し
ても同様の効果がえられる。

【０１２３】参考例１ つぎに、光導波路型グレーティングの参考例１について
説明する。

【０１２４】参考例１の石英系光導波路膜の製法を用い
て、断面の一辺の長さが６μｍの直線光導波路を形成
し、室温で１５０気圧の高圧水素処理を１４日間行い、
その後直ちに、強い紫外光（エキシマレーザ、ＫｒＦ
（波長２４８ｎｍ））を照射し、光誘起により光導波路
のコアの屈折率を変化させた。紫外光照射条件は、２０
０ｍＪ／ｃｍ²／ｐｕｌｓｅのエネルギー密度で、周波
数６０Ｈｚ、照射時間は６０分とした。レーザ照射後の
コアの屈折率変化を測定すると０．００１８であり、Ｔ
ｉを添加した光導波路のコアでも無添加のばあいと同様
に屈折率変化がえられた。

【０１２５】なお、本参考例のグレーティングの損失
は、０．３ｄＢから０．８ｄＢであった。

【０１２６】参考例２ つぎに、光導波路型グレーティングの参考例２について
説明する。

【０１２７】従来例４に示される石英系光導波路膜の製
法と同じ、火炎堆積法により、厚さ６μｍのコア膜を形
成し、コアのマスクを金属Ｃｒ膜で作製し、ＲＩＥ法に
より、コア膜をエッチングして、幅６μｍのコアを形成
した。さらに、前記マスクを除去したのち上クラッドで
ある厚さ約２０μｍの石英膜を形成し、直線光導波路を
作製した。

【０１２８】つぎに、石英ガラス製の位相マスクを直線
光導波路上に接触させて置き、この位相マスクを介して
エキシマレーザ光を直線光導波路に照射した。エキシマ
レーザ光の照射条件は、４００ｍＪ／ｃｍ²／ｐｕｌｓ
ｅのエネルギー密度で、周波数６０Ｈｚ、照射時間１時
間とした。位相マスクとしては、１０７８ｎｍのグレー
ティングピッチを有するマスクを使用した。

【０１２９】図８に、本参考例の光導波路型グレーティ
ングのグレーティング反射波長特性の一例を示す。図８
において、縦軸は反射率（％）を示し、横軸は入射光の
波長（ｎｍ）を示す。図８に示されるように、えられた
グレーティング反射波長特性は、ブラッグ中心波長が１
５６７ｎｍ、反射率が９９．９％、帯域が１．８ｎｍで
あった。

【０１３０】つぎに、直線光導波路上に金属クロム膜を
約５０００Å程度スパッタ形成し、写真製版法により、
幅５０μｍ、長さ５ｍｍの薄膜ヒータをグレーティング
上に形成した。図９に、本参考例のグレーティングおよ
び基板上に薄膜ヒータを取り付けた図を示す。図９にお
いて、１３はグレーティング、１４ａはヒータ電極、１
４ｂは入出力電極、１４ｃは電流リードを示す。なお、
グレーティング１３の上に形成されている上クラッドは
図示されていない。前記薄膜ヒータは、ヒータ電極１４
ａ、入出力電極１４ｂおよび電流リード１４ｃからな
る。ヒータ電極の電流入出力部分は、矩形状のヒータ電
極の両端から基板端部まで引き回した入出力電極からな
り、該入出力電極に電流リードを銀ペーストで接続し
た。

【０１３１】ヒータ電極１４ａに５０ｍＡの電流を通電
すると、直線光導波路の温度が約２０℃上昇し、熱光学
効果により、コアの屈折率が上がると同時にコアの熱膨
張によりグレーティングピッチも大きくなる。前記コア
の熱光学係数は、０.００００１/℃で、熱膨張係数は、
約５×１０^-6である。

【０１３２】図１０に印加電流とブラッグ中心波長の関
係を示す。図１０において、縦軸はブラッグ中心波長
（ｎｍ）を示す、横軸は印加電流（ｍＡ）を示す。グレ
ーティングのブラッグ中心波長は、ヒータ電極に５０ｍ
Ａの電流を通電することによって生じる２０℃の温度変
化により、１５６７．０ｎｍから１５６７．５ｎｍまで
変化した。薄膜ヒータへの電流量を変えることによっ
て、グレーティングのブラッグ中心波長を制御すること
ができた。薄膜ヒータの温度可変範囲は、薄膜ヒータの
膜厚により決まる。図１０に示されるように、膜厚５０
００Åの薄膜ヒータは１５０ｍＡの通電により断線（図
中、「×」で示される）したが、膜厚を厚くすることに
より、大きな電流を流すことができる。たとえば、膜厚
２００００Åの薄膜ヒータでは５００ｍＡまで通電可能
であり、光導波路においても約１００℃の温度変化が可
能であり、波長可変範囲も２ｎｍから３ｎｍであった。

【０１３３】実施の形態４．つぎに、本発明の光導波路
型グレーティングの実施の形態４について説明する。

【０１３４】本発明の実施の形態４に示される石英系光
導波路膜の製法を用いて、Ｔｉを０ｍｏｌ％、７ｍｏｌ
％または１５ｍｏｌ％添加した厚さ６μｍのコア膜を形
成し、コアのマスクを金属Ｃｒ膜で作製し、ＲＩＥ法に
より、コア膜をエッチングして、幅６μｍのコアを形成
し、上クラッドである厚さ約２０μｍの石英膜を形成
し、直線光導波路を作製した。

【０１３５】つぎに、石英ガラス製の位相マスクを光導
波路膜上に接触させて置き、この位相マスクを介してエ
キシマレーザ光を直線光導波路に照射した。エキシマレ
ーザ光の照射条件は、４００ｍＪ／ｃｍ²／ｐｕｌｓｅ
のエネルギー密度で、周波数６０Ｈｚ、照射時間１時間
とした。位相マスクのグレーティングピッチは、１０７
８ｎｍである。えられたグレーティングの反射特性は、
実施の形態５と同じであった。つぎに、参考例２と同様
に、直線光導波路上に金属クロム膜を約５０００Å程度
スパッタ形成し、写真製版法により、幅５０μｍ、長さ
５ｍｍのヒータを含んでなる薄膜ヒータをグレーティン
グ上に形成した。

【０１３６】ヒータ電極に５０ｍＡの電流を通電する
と、直線光導波路の温度が約２０℃上昇し、熱光学効果
により、コアの屈折率が上がると同時にコアの熱膨張に
よりグレーティングピッチも大きくなる。コアの熱光学
係数は０．００００１／℃であり、熱膨張係数は、Ｔｉ
を添加しないばあい、約５×１０^-6であり、８ｍｏｌ％
添加したばあい、ほぼ０となり、１５ｍｏｌ％添加した
ばあい、約−４×１０^-6であった。

【０１３７】図１１にブラッグ中心波長と印加電流の関
係を示す。図１１において、縦軸はブラック中心波長
（ｎｍ）を示す、横軸は印加電流（ｍＡ）を示す。図１
１に示されるように、ヒータ電極に５０ｍＡの電流を印
加して生じさせた２０℃の温度変化により、Ｔｉを添加
していないばあい（図中、「Ｔｉ添加なし」と示され
る）、ブラック中心波長が１５６７．０ｎｍから１５６
７．５ｎｍに変化した。また、Ｔｉ添加量が７ｍｏｌ％
のばあい（図中、「Ｔｉ添加量７ｍｏｌ％」と示され
る）、１５６７．０ｎｍから１５６７．３ｎｍに変化し
た。さらに、Ｔｉ添加量が１５ｍｏｌ％のばあい（図
中、「Ｔｉ添加量１５ｍｏｌ％」と示される）、１５６
７．０ｎｍから１５６７．２ｎｍに変化した。すなわ
ち、本実施の形態でも、薄膜ヒータへの電流量を変える
ことによって、グレーティングのブラッグ波長を制御す
ることができた。本実施の形態のばあい、波長可変幅が
大きいのは、Ｔｉを添加しない直線光導波路のグレーテ
ィングであり、１００℃の温度変化で１５６７．０ｎｍ
から１５６９．０ｎｍまで変化させることができた。Ｔ
ｉを添加した直線光導波路のグレーティングは、温度に
対するブラッグ波長の変化が小さいため、ブラッグ中心
波長の精密制御が可能となり、０．０１ｎｍ単位での波
長制御が可能であった。

【０１３８】一般的に、ソリトンパルス光は、５０００
ｋｍ程度の長距離を伝送すると、分散による波形歪みが
発生する。本実施の形態の薄膜ヒータ付き直線光導波路
のグレーティングは、狭帯域で０．０１ｎｍ単位での波
長制御を行うことにより、このような歪んだソリトンパ
ルス光の波長分散を成形し元の波長幅を持つソリトンパ
ルス光を作製できた。

【０１３９】実施の形態５．つぎに、本発明の光導波路
型グレーティングの実施の形態５について説明する。

【０１４０】実施の形態１の石英系光導波路膜の作製法
と同様に、厚さ６μｍのコア膜を形成し、つぎに、コア
のマスクを金属Ｃｒ膜で作製し、ＲＩＥ法により、コア
を作製し、ＣＶＤ法により上クラッドを形成した。

【０１４１】図１２に、このようにして作製した光導波
路の断面を示す。図１２において、１はシリコン基板で
ある基板、９は下クラッド、１０ａはコア、１２は上ク
ラッドを示す。ここまでは、従来例４と同様に作製し
て、コア１０ａの厚さが６μｍあるため、上クラッド１
２の表面はコア１０ａの直上部分である凸部１２ａだけ
盛り上がった形状になっていた。つぎに、上クラッド１
２の表面を３０００番程度の研磨材を使用して研磨し、
表面の凸部１２ａを無くし、上クラッド１２の表面が平
滑な光導波路を作製した。

【０１４２】つぎに、石英ガラス製の位相マスクを上ク
ラッド上に接触させて置き、この位相マスクを介してエ
キシマレーザ光をコアに照射し、光導波路型グレーティ
ングを作製した。エキシマレーザ光の照射条件は、４０
０ｍＪ／ｃｍ²／ｐｕｌｓｅのエネルギー密度で、周波
数６０Ｈｚ、照射時間１時間とした。位相マスクのグレ
ーティングピッチは、１０７８ｎｍである。従来例４の
ばあい、レーザ照射中の位相マスクのズレ、振動による
不要なグレーティングがコアに書き込まれ、本来あるべ
きでないピークが発生することがあった。一方、本実施
の形態では、位相マスクが上クラッドに完全に密着し、
不要なピークは発生しなかった。

【０１４３】参考例３ つぎに、光導波路型グレーティングの参考例３について
説明する。

【０１４４】実施の形態１と同様に、厚さ１mm程度のシ
リコン基板にオゾン酸化を用いたＣＶＤ法により石英系
光導波路膜を形成する。使用した原料は、テトラエチル
オルトシリケート（tetraethyl orthosilicate（Ｓｉ
（ＯＣ₂Ｈ₅）₄））、ボロントリイソプロポキシド（bor
on tri-isopropoxide（Ｂ（ｉ-ＯＣ₃Ｈ₇）₃））、トリ
メチルホスファイト（trimethyl phosphite（Ｐ（ＯＣ
Ｈ₃）₃））、ゲルマニウムテトラエトキシド（germaniu
m tetra-ethoxide（Ｇｅ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄））であった。
キャリアガスは、高純度Ａｒガスとし、各原料容器ごと
に流量調節器が付属しており、それぞれの蒸気の流量を
独立に制御できる。

【０１４５】反応管へ、８重量％のオゾンを含む酸素ガ
スを導入するとともに、基板の温度を８００℃として、
原料の分解および反応を促進させ、反応管内に設置した
基板に成膜する。基板は、３インチ径のシリコン基板を
使用した。真空度は、５０ｔｏｒｒ、成膜速度は、およ
そ１０μｍ／時間とした。光導波路作製は、まずシリコ
ン基板上にＳｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄、Ｂ（ｉ-ＯＣ₃Ｈ₇）₃お
よびＰ（ＯＣＨ₃）₃の蒸気のみを供給し、下クラッド用
の石英膜を形成した。この石英膜は、Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）
₄、Ｂ（ｉ-ＯＣ₃Ｈ₇）₃およびＰ（ＯＣＨ₃）₃の原料容
器の温度を、７０℃、３０℃と３０℃にそれぞれ保持
し、マスフローコントローラにより、０．７５リットル
／ｍｉｎ、０．０５リットル／ｍｉｎと０．１リットル
／ｍｉｎにそれぞれの原料のキャリアガス流量を調整し
た。成膜時間は約２時間で、膜厚は２０μｍ程度とし
た。このときえられた下クラッドの屈折率は、１．４５
８５程度であった。

【０１４６】つぎに、Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄、Ｇｅ（ＯＣ₂
Ｈ₅）₄およびＰ（ＯＣＨ₃）₃のアルコキシドを同時に基
板上に供給して、光導波路のコアとなる高屈折率のコア
膜を６μｍの厚さに形成した。この石英膜は、コアを構
成するもので、Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄、Ｐ（ＯＣＨ₃）₃お
よびＧｅ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄の原料容器の温度を、７０℃、
３０℃と６０℃にそれぞれ保持し、マスフローコントロ
ーラにより、０．７５リットル／ｍｉｎ、０．１リット
ル／ｍｉｎと０．１５リットル／ｍｉｎにそれぞれの原
料のキャリアガス流量を調整した。ただし、コア形成で
は、Ｇｅ酸化物の含有量が約１０％となるように、Ｇｅ
アルコキシド蒸気の流量調整を行った。コア膜の屈折率
は、１．４６９０であった。

【０１４７】コア膜上に写真製版法により光導波路幅６
μｍの光導波路パターンを金属クロムにより作製し、Ｒ
ＩＥ（リアクティブイオンエッチング）でエッチングし
てコアを作製した。

【０１４８】さらに、前記光導波路パターンを除去した
のち、上クラッドである厚さ約２０μｍの石英膜を、Ｓ
ｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄、Ｂ（ＯＣ₃Ｈ₇）₃とＰ（ＯＣＨ₃）₃の
原料蒸気を基板上に供給して形成し、直線光導波路を作
製した。このときのＣＶＤ成膜条件は、下クラッドと同
じであった。

【０１４９】つぎに、石英ガラス製の位相マスクを上ク
ラッド上に接触させて置き、この位相マスクを介してエ
キシマレーザ光をコアに照射した。エキシマレーザ光の
照射条件は、４００ｍＪ／ｃｍ²／ｐｕｌｓｅのエネル
ギー密度で、周波数６０Ｈｚ、照射時間１時間である。
位相マスクのグレーティングピッチは、１０７８ｎｍで
ある。参考例３における直線光導波路のグレーティング
透過波長特性も、参考例２（図８）と同様であった。

【０１５０】つぎに、参考例２と同様に、直線光導波路
上に金属クロム膜を約１００００Å程度スパッタ形成し
た。写真製版法により、幅５０μｍ、長さ１ｍｍのヒー
タ電極を含んでなる薄膜ヒータを図１３に示すようにグ
レーティング上に５個形成した。図１３は、参考例の光
導波路型グレーティングおよび基板上に形成されたヒー
タ電極を示す説明図である。図１３において、１３はグ
レーティング、１４ａはヒータ電極、１４ｂは入出力電
極を示す。なお、入出力電極１４ｂに接続されている電
流リードは図示されていない。また、図１３には、５個
の薄膜ヒータのうち、１番目の薄膜ヒータ、２番目の薄
膜ヒータおよび５番目の薄膜のみが示されている。それ
ぞれの薄膜ヒータは、独立した電流リードにより、独立
して温度を制御できた。

【０１５１】直線光導波路に形成された光導波路型グレ
ーティングにおいて、端から１番目の薄膜ヒータに２５
ｍＡを通電し、２番目の薄膜ヒータには５０ｍＡ、３番
目の薄膜ヒータには７５ｍＡ、４番目の薄膜ヒータには
１００ｍＡ、５番目の薄膜ヒータには１２５ｍＡの電流
を流した。薄膜ヒータへの電流印加により、直線光導波
路の温度が上昇し、熱光学効果によるコアの屈折率上昇
とグレーティングピッチの変化が発生した。全長約５ｍ
ｍの光導波路型グレーティングにおいて、１番目から順
に５番目の薄膜ヒータ部分まで、グレーティングのブラ
ッグ波長は長波長へシフトし、見かけ上チャープドグレ
ーティングが作製できた。本実施の形態のグレーティン
グは、各薄膜ヒータ直下のグレーティングピッチを、
０．２ｎｍ程度づつ大きくしたチャープドグレーティン
グに相当し、サイドバンドピークを抑制することがで
き、きれいな台形状の波長特性をもつ光フィルタを作製
することができた。

【０１５２】なお、本参考例ではＳｉのアルコキシドと
してＴＥＯＳを使用したが、Ｓｉを含むアルコキシドで
あれば同様の効果がえられる。たとえば、シリコンテト
ラメトキシド（silicon tetra-methoxide（Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ₃）₄））、シリコンテトラプロポキシド（silicon te
tra-propoxide（Ｓｉ（ＯＣ₃Ｈ₇）₄））、シリコンテト
ラブトキシド（silicon tetra-butoxide（Ｓｉ（ＯＣ₄
Ｈ₉）₄））等およびこれらのアルコキシドのアルコキシ
ル基を別のアルコキシル基や水素原子で置換したアルコ
キシド等を使用しても良い。

【０１５３】また、Ｇｅのアルコキシド、Ｂのアルコキ
シドとＰのアルコキシドも、それぞれＧｅ、Ｂ、Ｐを含
むアルコキシドであれば同様の効果がえられる。

【０１５４】参考例４ つぎに、本発明の光フィルタの一参考例について説明す
る。

【０１５５】参考例１の石英系光導波路膜の製法と同じ
ように、ＣＶＤ法により、厚さ６μｍのコア膜を形成
し、コアのマスクを金属Ｃｒ膜で作製し、ＲＩＥ法によ
り、コア膜をエッチングして、幅６μｍのコアを形成
し、上クラッドである厚さ約２０μｍの石英膜を形成
し、直線光導波路を作製した。使用した原料は、テトラ
エチルオルトシリケート（tetraethyl orthosilicate
（Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄））、ボロントリイソプロポキシ
ド（boron tri-isopropoxide（Ｂ（ｉ-ＯＣ
₃Ｈ₇）₃））、ゲルマニウムテトラエトキシド（germani
um tetra-ethoxide（Ｇｅ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄））とし、Ｔｉ
は添加しなかった。

【０１５６】直線光導波路は、同一基板上に２ｍｍ間隔
に５本並行に作製し、室温で１５０気圧の高圧水素処理
を１４日間行った。つぎに、スパッタ法により、厚さ約
１００００Åの金属クロム膜を上クラッド上に形成し、
写真製版法により、幅２０μｍ、長さ５ｍｍの窓を１番
目の直線光導波路上に形成した。１０７８ｎｍピッチの
位相マスクを上クラッド表面から数ｍｍ離して置き、こ
の位相マスクを介してエキシマレーザ光を直線光導波路
に照射した。エキシマレーザ光の照射条件は、４００ｍ
Ｊ／ｃｍ²／ｐｕｌｓｅのエネルギー密度で、周波数６
０Ｈｚ、照射時間１時間とした。金属クロムがカバーし
ている直線光導波路に対しては、エキシマレーザ光がク
ロム膜で反射するため、グレーティングは形成されず
に、窓が形成されている１番目の直線光導波路にのみグ
レーティングが形成された。

【０１５７】つぎに、クロム膜を酸洗いし、除去した
後、再び、スパッタ法により、厚さ約１００００Åの金
属クロム膜を上クラッド上に形成し、写真製版法によ
り、幅２０μｍ、長さ５ｍｍの窓を２番目の直線光導波
路上に形成した。１０７５ｎｍピッチの位相マスクを上
クラッド表面から数ｍｍ離して置き、この位相マスクを
介してエキシマレーザ光を直線光導波路に照射した。エ
キシマレーザ光の照射条件は、４００ｍＪ／ｃｍ²／ｐ
ｕｌｓｅのエネルギー密度で、周波数６０Ｈｚ、照射時
間１時間とした。このばあいも、金属クロムは保護膜と
して作用し、金属クロムがカバーしている直線光導波路
に対しては、グレーティングは形成されないまま残り、
窓が形成されている２番目の直線光導波路にのみ光導波
路型グレーティングが形成された。

【０１５８】以下、同様に５番目の直線光導波路まで、
位相マスクのピッチを３ｎｍづつ変化させて、５種類の
異なるグレーティングを同一基板上に作製した。１番目
のグレーティングのブラッグ中心波長は、１５６７．０
ｎｍ、２番目のグレーティングのブラッグ中心波長は、
１５６２．６ｎｍ、３番目のグレーティングのブラッグ
中心波長は、１５５８．２ｎｍ、４番目のグレーティン
グのブラッグ中心波長は、１５５３．９ｎｍ、５番目の
グレーティングのブラッグ中心波長は、１５４９．５ｎ
ｍであり、帯域はそれぞれ約２．０ｎｍであり、反射率
は９９．９％である。５種類のグレーティングの両端を
研磨し、片端にＦＣコネクタを接続したシングルモード
光ファイバを、５種類のグレーティングの両端面にそれ
ぞれ接続した。

【０１５９】波長１５６７．０ｎｍ、１５６２．６ｎ
ｍ、１５５８．２ｎｍ、１５５３．９ｎｍ、１５４９．
５ｎｍで帯域１．５ｎｍのレーザをカプラにて波長多重
し、その波長多重信号を１×５のスプリッタで５つに等
分し、１番目の直線光導波路グレーティングの一端部に
入力し、１番目のグレーティングの他の端部と２番目の
グレーティングの一端部を接続し、２番目のグレーティ
ングの他の端部と３番目のグレーティングの一端部を接
続し、３番目のグレーティングの他の端部と４番目のグ
レーティングの一端部を接続し、４番目のグレーティン
グの他の端部からレーザを出力した。４番目のグレーテ
ィングの他の端部から出力した光信号は、波長１５４
９．５ｎｍで帯域１．５ｎｍのレーザ光であり、５波長
多重光信号から５番目のグレーティングのブラッグ中心
波長と同一の波長の光信号を分波することができた。

【０１６０】同様に、波長１５６７．０ｎｍ、１５６
２．６ｎｍ、１５５８．２ｎｍ、１５５３．９ｎｍ、１
５４９．５ｎｍで帯域１．５ｎｍのレーザをカプラにて
波長多重し、その波長多重信号を１×５のスプリッタで
５つに等分し、１番目のグレーティングの一端部に入力
し、１番目のグレーティングの他の端部と２番目のグレ
ーティングの一端部を接続し、２番目のグレーティング
の他の端部と３番目のグレーティングの一端部を接続
し、３番目のグレーティングの他の端部と５番目のグレ
ーティングの一端部を接続し、５番目のグレーティング
の他の端部からレーザを出力した。５番目のグレーティ
ングの他の端部から出力した光信号は、波長１５５３．
９ｎｍで帯域１．５ｎｍのレーザ光であり、５波長多重
光信号から４番目のグレーティングのブラッグ中心波長
と同一の波長の光信号を分波することができた。

【０１６１】以下、同様に接続することにより、５波長
多重光信号から、特定の波長の光信号を分波することが
できた。

【０１６２】本参考例では、５個の直線光導波路につい
てピッチの異なるグレーティングを作製し、５波長多重
光信号の分波について説明したが、直線光導波路の数に
ついては５個に限るものではなくそれ以下でも以上でも
構わない。また、光導波路は直線でも曲線でも同様の効
果があり、火炎堆積法によって作製された石英系光導波
路でも同様の効果があった。

【０１６３】参考例５ つぎに、光フィルタの他の参考例について説明する。

【０１６４】参考例４と同様の方法により、５個の直線
光導波路を作製し、ピッチの異なるグレーティングを各
直線光導波路に作製した。相マスクのピッチサイズは、
１０７８ｎｍ、１０７５ｎｍ、１０７２ｎｍ、１０６９
ｎｍ、１０６６ｎｍの５種類のマスクを使用した。５種
類のグレーティング上に、参考例２と同様にして、厚さ
約１５０００Å程度の金属クロム膜をスパッタ形成し、
写真製版法により、幅５０μｍ、長さ１ｍｍのヒータ電
極を含んでなる薄膜ヒータを図１３に示すようにグレー
ティング上に５個形成する。なお、それぞれの薄膜ヒー
タは、独立した電流リードにより、独立に温度を制御し
た。

【０１６５】５種類の異なるピッチのグレーティングを
有する直線光導波路を形成した基板を２０ｍｍ×４０ｍ
ｍ程度の大きさのペルチエ素子にマウントし、温度制御
を行い、基板の温度を一定にした。個々のグレーティン
グは、０．０１ｎｍ／℃の温度依存性があるが、ペルチ
エ素子により、基板の温度は２５度に保持した。１番目
のグレーティングのブラッグ中心波長は、１５６７．０
ｎｍ、２番目のグレーティングのブラッグ中心波長は、
１５６２．６ｎｍ、３番目のグレーティングのブラッグ
中心波長は、１５５８．２ｎｍ、４番目のグレーティン
グのブラッグ中心波長は、１５５３．９ｎｍ、５番目の
グレーティングのブラッグ中心波長は、１５４９．５ｎ
ｍであり、帯域はそれぞれ約２．０ｎｍであり、反射率
は９９．９％である。

【０１６６】それぞれのグレーティングにおいて、薄膜
ヒータに電流を通電すると、流す電流値にしたがって光
導波路グレーティングの温度が上昇した。薄膜ヒータの
電流値を５０ｍＡとすると、薄膜ヒータ直下のコアの温
度が約２０度上昇し、グレーティングのブラッグ中心波
長は、０．２ｎｍ程度長波長側にシフトした。基板は、
ペルチエ素子で温度２５度に保持されているが、薄膜ヒ
ータにより、コアを局所的に５０度まで温度を変化させ
ることが可能であった。

【０１６７】参考例４と同様に、１番目、２番目、３番
目、４番目のグレーティングを接続し、それぞれ薄膜ヒ
ータにより温度を上げると０．５ｎｍ程度長波長側にシ
フトした。薄膜ヒータに５０ｍＡの電流を流しつつ、波
長１５６７．２ｎｍ、１５６２．８ｎｍ、１５５８．４
ｎｍ、１５５４．１ｎｍ、１５４９．７ｎｍで帯域１．
５ｎｍのレーザをカプラにて波長多重し、その波長多重
光信号を１×５のスプリッタで５つに等分し、１番目の
グレーティングの一端部に入力し、１番目のグレーティ
ングの他の端部と２番目のグレーティングの一端部を接
続し、２番目のグレーティングの他の端部と３番目のグ
レーティングの一端部を接続し、３番目のグレーティン
グの他の端部と４番目のグレーティングの一端部を接続
し、４番目のグレーティングの他の端部からレーザを出
力した。４番目のグレーティングの他の端部から出力し
た光信号は、波長１５４９．７ｎｍで帯域１．５ｎｍの
レーザ光であった。

【０１６８】他の波長の４つの光信号は、それぞれの波
長ピッチに応じたグレーティングで反射した。なお、透
過光は、４０ｄＢの利得低下があった。

【０１６９】しかし、しばらくすると光源の波長変動に
より光信号の波長が変化し、波長多重していた５つの波
長の光信号が０．数ｎｍ程度長波長側もしくは短波長側
に変動した。この種の波長変動が生じると、本来４０ｄ
Ｂ以上の透過阻止量をもっていた各グレーティングの阻
止帯域から光源波長がはずれるため、透過阻止量が１５
ｄＢ程度に劣化した。

【０１７０】そこで、光源の波長変動量を測定し、それ
ぞれのグレーティングにある薄膜ヒータの電流値をそれ
ぞれの波長変動量に応じて変化させ、グレーティングの
ブラッグ波長を波長変動して光源波長に設定した。たと
えば、波長変動量が０．１ｎｍ、−０．２ｎｍ、０．２
ｎｍ、０．１ｎｍ、−０．１ｎｍであったばあい、１番
目の薄膜ヒータに３０ｍＡを通電し、２番目の薄膜ヒー
タには０ｍＡ、３番目の薄膜ヒータには４２ｍＡ、４番
目の薄膜ヒータには３１ｍＡ、５番目の薄膜ヒータには
１１ｍＡの電流を流した。これにより、各直線光導波路
のグレーティングのブラッグ波長を光源波長の変動に合
わせて可変することができた。グレーティングのブラッ
グ波長と光源波長とを正確に一致できたことにより、再
び４０ｄＢ以上の透過阻止量がえられた。信号光と他の
波長多重光において２５ｄＢ以上の利得差があればノイ
ズ雑音として問題にならないレベルであり、高密度波長
多重光伝送システム用として、充分使用できた。

【０１７１】本参考例では、薄膜ヒータを使用して光導
波路コアの温度を変化させたが、これにこだわる必要は
なく光導波路の温度を局所的に変化させられればどんな
装置でも同様の効果がえられる。

【０１７２】 参考例６ 本参考例では、プラズマＣＶＤ装置を使用して石英膜を
成膜し、さらにグレーティングと薄膜ヒータを作製した
光フィルタの他の参考例について説明する。

【０１７３】このプラズマＣＶＤ装置では、実施の形態
１のＣＶＤ装置と同様に４個の原料容器を備えており、
４種類のＣＶＤ原料蒸気を同時に基板上に供給できる。
各原料は、温度制御可能な密閉容器に充填され、原料蒸
気の流量調整が正確にできる流量調節器により、それぞ
れの蒸気の流量を独立に制御でき、４種類のアルコキシ
ド原料を任意の割合で反応管内の基板上へ供給すること
が可能である。使用した原料は、ＴＥＯＳ（テトラエチ
ルオルトシリケート（tetraethyl orthosilicate（Ｓｉ
（ＯＣ₂Ｈ₅）₄）））、ＴＰＢ（ボロントリイソプロポ
キシド（boron tri-isopropoxide（Ｂ（i−ＯＣ
₃Ｈ₇）₃）））、ＴＥＧ（ゲルマニウムテトラエトキシ
ド（germanium tetra-ethoxide（Ｇｅ（ＯＣ
₂Ｈ₅）₄）））、ＴＰＰ（ホスフォラストリイソプロポ
キシド（phosphorus tri-isopropoxide（Ｐ（i−ＯＣ ₃
Ｈ₇）₃）））であった。

【０１７４】各原料は、それぞれの蒸気圧を考えて、Ｔ
ＥＯＳは７５℃、ＴＰＢは４５℃、ＴＥＧは６５℃、Ｔ
ＰＰは６０℃に加温した。原料蒸気の流量は、クラッド
を形成するばあいは、ＴＥＯＳを５ｃｃ／分、ＴＰＢを
１ｃｃ／分とし、コア膜を形成するばあいは、ＴＥＯＳ
を５ｃｃ／分、ＴＰＢを０．３ｃｃ／分、ＴＥＧを０．
５ｃｃ／分、ＴＰＰを０．５ｃｃ／分とした。

【０１７５】反応管へは、酸素ガスを導入して、高周波
プラズマを発生させるとともに、基板の温度を５００℃
として、原料の分解および反応を促進させて、設置した
基板に成膜する。基板は、３インチ径のシリコン基板を
使用した。真空度は、０．３ｔｏｒｒ、高周波出力は３
５０Ｗ、酸素ガスの流量は、２００ｃｃ／分、成膜速度
は８μｍ／時間とし、膜厚はコア膜で６μｍ、クラッド
で２０μｍとした。

【０１７６】作製したクラッドの屈折率は１．４５９０
であり、Ｇｅをドープしたコア膜の屈折率は１．４６９
１であり、クラッドとコア膜との屈折率差は約０．７％
であった。

【０１７７】つぎに、コアのマスクを金属Ｃｒ膜で作製
し、ＲＩＥ法により、コア膜をエッチングしてコアを形
成し、図１４に示すような、光フィルタたるマッハツエ
ンダ型光導波路を作製した。前記マッハツエンダ型光導
波路の光導波路幅は６μｍである。図１４は、本発明の
光フィルタの他の参考例であるマッハツエンダ型光導波
路を示す模式図である。図１４において、１は基板、１
９はクラッド、１０ａはコア、１３はグレーディング、
１４ａはヒータ電極、１４ｂは入出力電極、１４ｃは電
流リード、１５は光導波路、１６は３ｄＢカプラ、１７
ａは第１の端子、１７ｂは第２の端子、１７ｃは第３の
端子、１７ｄは第４の端子を示す。このマッハツエンダ
型光導波路１５の２個の３ｄＢカプラ１６間の直線光導
波路に長さ５ｍｍのグレーティング１３を実施の形態２
のグレーティング作製と同様に、強い紫外光（エキシマ
レーザ、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ））を照射し、コアに
光誘起による屈折率変調グレーティングを作製した。

【０１７８】直線光導波路上に金属クロム膜を約５００
０Å程度スパッタ形成し、写真製版法により、幅５０μ
ｍ、長さ６ｍｍのヒータ電極１４ａを含んでなる薄膜ヒ
ータをグレーティング１３上に形成した。入出力電極１
４ｂは、矩形状のヒータ電極１４ａの両端から基板１の
端部まで引き回して形成され、電流リード１４ｃが銀ペ
ーストで接続される。ヒータ電極１４ａに５０ｍＡの電
流を通電すると、直線光導波路の温度が約２０℃上昇
し、熱光学効果により、コアの屈折率が上がると同時に
熱膨張によりグレーティングピッチも大きくなる。

【０１７９】作製した光フィルタの波長特性は、エルビ
ウムドープ型ファイバアンプの広帯域光源を使用して測
定した。この光フィルタは、第１の端子１７ａから、波
長多重した光信号（図中、「波長λ₁＋λ₂」と示され
る）を入射すると、グレーティング１３で反射しない波
長λ₃の光信号（図中、「波長λ３」と示されるが第４
の端子１７ｄから出力され、グレーティング１３で反射
する波長λ₂の光信号（図中、「波長λ₂」と示される）
が第２の端子１４ｂから出力する。また、グレーティン
グ１３で反射する波長λ₂の光信号を第３の端子１７ｃ
から入射すると、第４の端子１７ｄから第１の端子１７
ａの光信号と多重されて出力される。このような光フィ
ルタは、波長多重通信における光信号の合分波器やＡＤ
Ｍ（AddDrop Multiplexer）として使用される。

【０１８０】この光フィルタの２５℃での透過特性は、
中心波長１５６７ｎｍ、帯域１．８ｎｍ、透過損失２５
ｄＢであり、反射特性は、中心波長１５６７ｎｍ、帯域
２ｎｍ、反射率２５ｄＢであった。したがって、中心波
長１５６７．０ｎｍで帯域１．５ｎｍのレーザ光と、中
心波長１５６３．０ｎｍで帯域１．５ｎｍのレーザ光と
をカプラで合波して波長多重光を作製し、本参考例の第
１の端子１７ａに入射した。マッハツエンダ型光導波路
１５のグレーティング１３で中心波長１５６７．０ｎｍ
で帯域１．５ｎｍのレーザ光が反射され、第２の端子１
７ｂから出力され、中心波長１５６３．０ｎｍで帯域
１．５ｎｍのレーザ光は第４の端子１７ｄから出力され
た。また、中心波長１５６７．０ｎｍで帯域１．５ｎｍ
のレーザ光を第３の端子１７ｃに入射すると第４の端子
１７ｄから、この中心波長１５６７．０ｎｍで帯域１．
５ｎｍのレーザ光と、中心波長１５６３．０ｎｍで帯域
１．５ｎｍのレーザ光とが合波されて出力した。このと
き、第２の端子１７ｂから出力された中心波長１５６
７．０ｎｍで帯域１．５ｎｍの光信号と、第４の端子１
７ｄから合波されて出力した中心波長１５６７．０ｎｍ
で帯域１．５ｎｍの光信号とは全く別の光信号である。

【０１８１】なお、光源波長には、僅かな波長変動があ
り、中心波長１５６７.０ｎｍで帯域１.５ｎｍであった
レーザ光が０.３ｎｍ程度長波長側にシフトした。この
種の波長変動が生じると、光源波長が本来３０ｄＢ以上
の透過阻止量を持っていた各グレーティング１３の阻止
帯域からずれるため、透過阻止量が１５ｄＢ程度に劣化
した。

【０１８２】そこで、光源の波長変動量を測定し、グレ
ーティング１３にある薄膜ヒータの電流値を波長変動量
に応じて変化させ、マッハツエンダ型光導波路のグレー
ティングのブラッグ波長を波長変動して光源波長に設定
した。たとえば、波長変動量が０．１ｎｍであったばあ
い、マッハツエンダ型光導波路の薄膜ヒータにそれぞれ
３０ｍＡを通電した。前記薄膜ヒータでの波長制御を正
確に一致させないと、第２の端子１７ｂから出力される
光信号の波長が広がり強度も劣化した。

【０１８３】そこで、第２の端子１７ｂの出力光の強度
をモニターしつつ、前記薄膜ヒータへの電流印加量を制
御した。マッハツエンダ型光導波路のグレーティングの
ブラッグ波長と光源波長を正確に一致できたことによ
り、再び３０ｄＢ以上の透過阻止量がえられた。信号光
と他の波長多重光において２５ｄＢ以上の利得差があれ
ばノイズ雑音として問題にならないレベルであり、高密
度波長多重伝送システム用として、充分使用できた。

【０１８４】本参考例では、薄膜ヒータを使用してコア
の温度を変化させたが、これにこだわる必要はなくコア
の温度を局所的に変化させられればどんな装置でも同様
の効果がえられる。

【０１８５】実施の形態６．本実施の形態では、一方向
から入射した波長多重光を２方向に分岐する光分岐回路
（波長多重光伝送システム）を波長選択性反射器と方向
性結合器を用いて実現した一実施の形態について説明す
る。

【０１８６】波長選択性反射器と方向性結合器は、本実
施の形態１から４および参考例１から２と同様の技術を
使用して作製した。光分岐回路の一実施の形態を図１５
に示す。図１５において、３１は光分岐回路、２０ａ、
２０ｂ、２０ｃは光フィルタ、２１は方向性結合器とし
ての３ｄＢカプラ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃは波長選択
性反射器としての本発明の光導波路型グレーティング、
２３は屈折率調整部、２４ａ、２４ｂ、２４ｃは薄膜ヒ
ータを示す。また、２５ａは、光フィルタ２０ａ、２０
ｂ、２０ｃの第１の端子である、３ｄＢカプラ２１の前
段の端子であり、２５ｂは、光フィルタ２０ａ、２０
ｂ、２０ｃの第２の端子である、３ｄＢカプラ２１の前
段の端子であり、２６ａは、光フィルタ２０ａ、２０
ｂ、２０ｃの第３の端子である、３ｄＢカプラ２１の後
段の端子であり、２６ｂは、光フィルタ２０ａ、２０
ｂ、２０ｃの第４の端子である、３ｄＢカプラ２１の後
段の端子である。３つの光フィルタ２０ａ、２０ｂ、２
０ｃの片方の３ｄＢカプラ２１が隣の光フィルタの３ｄ
Ｂカプラと接続され、それぞれの光フィルタはペルチエ
素子３０にマウントされ温度を２５℃に保持した。

【０１８７】光フィルタ２０ａの端子２６ａと光フィル
タ２０ｂの端子２６ｂとが、光フィルタ２０ｂの端子２
６ａと光フィルタ２０ｃの端子２６ｂが、さらに、光フ
ィルタ２０ｃの端子２６ａと光フィルタ２０ａの端子２
６ｂとが接続される。また、３つの光フィルタ２０ａ、
２０ｂ、２０ｃの３ｄＢカプラ２１の前段の端子２５
ａ、２５ｂは、図１５に示すように、光分岐回路３１へ
の入出力ファイバ２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂ、２
９ａ、２９ｂにそれぞれ接続される。光フィルタ２０
ａ、２０ｂ、２０ｃの光導波路型グレーティング２２
ａ、２２ｂ、２２ｃのブラッグ中心波長は、すべてλ₁
である。ファイバ２７ａから入力された波長λ₁は、光
フィルタ２０ａの端子２５ａから入射し、光導波路型グ
レーティング２２ａで反射され端子２５ｂを経てファイ
バ２９ｂから出力される。すなわち、ファイバ２７ａか
ら、ファイバ２９ｂへの経路設定は、入力される光信号
の波長λにより自動的にきまる。光フィルタ２０ａの端
子２５ａから入射した波長λ₁以外の波長の光信号は、
光導波路型グレーティング２２ａを透過して端子２６ｂ
に出力される。ついで、光フィルタ２０ｃの端子２６ａ
に入射するが、また、光導波路型グレーティング２２ｃ
を透過して端子２５ｂを経てファイバ２８ｂに出力す
る。すなわち、波長λ₁以外の波長の光信号の経路は、
ファイバ２７ａからファイバ２８ｂに設定される。

【０１８８】同様に、ファイバ２８ａから入力された波
長λ₁の光信号は光フィルタ２０ｂで反射してファイバ
２７ｂに出力され、ファイバ２８ａから入力された波長
λ₁以外の波長の光信号はファイバ２９ｂに出力され
る。さらに、ファイバ２９ａから入力された波長λ₁の
光信号は光フィルタ２０ｃで反射してファイバ２８ｂに
出力し、ファイバ２９ａから入力された波長λ₁以外の
波長の光信号はファイバ２７ｂに出力される。

【０１８９】ファイバ２７ａから入力された波長λ₁の
光信号のうち、光導波路型グレーティング２２ａで反射
しきれずに通過するわずかな成分は、すべて光フィルタ
２０ｃに向かう。そこで、その大部分は、反射され光フ
ィルタ２０ｂに向かう。さらに、大部分が反射され再び
光フィルタ２０ａに向かう。実際は、光導波路損失によ
り、消失しクロストークにはならない。

【０１９０】一方、ファイバ２７ａから入力された波長
λ₁以外の波長の光信号のうち、端子２６ａに出力され
る光信号がわずかにあるが、これは、光フィルタ２０ｂ
の端子２５ｂへと向かう。前記端子２６ａに出力される
光信号の進行方向は光ファイバ２８ａの進行方向とは逆
になるため、他の信号のクロストークにはならない。し
たがって、クロストークの小さい光フィルタが構成でき
た。

【０１９１】一般的に、光源波長には、僅かな波長変動
があり、０．数ｎｍ程度の波長変動が発生する。この種
の波長変動が生じると、本来３０ｄＢ以上の透過阻止量
をもっていた各グレーティングの阻止帯域から光源波長
がずれるため、透過阻止量が１５ｄＢ程度に劣化した。
そこで、光源の波長変動量を測定し、光導波路グレーテ
ィングにある薄膜ヒータの電流値を波長変動量に応じて
変化させ、マッハツエンダ型光導波路のコアの温度を変
化させ、グレーティングのブラッグ波長を波長変動した
光源波長に設定した。

【０１９２】たとえば、波長変動量が０．１ｎｍであっ
たばあい、各光フィルタの２つの薄膜ヒータに、それぞ
れ１６ｍＡを通電した。前記２つの薄膜ヒータでの波長
制御を正確に一致させないと、グレーティングで反射さ
れ出力される光信号の波長が広がり強度も劣化した。そ
こで、光フィルタからの出力光の強度をモニターしつ
つ、前記２つの薄膜ヒータへの電流印加量を制御するこ
とにより、光源の波長変動に対応することができ、３０
ｄＢ以上の透過阻止量がえられた。その結果、クロスト
ークが小さい高い密度波長多重光伝送システムが構築で
きた。

【０１９３】本実施の形態では、薄膜ヒータを使用して
コアの温度を変化させたが、これにこだわる必要はなく
光導波路の温度を局所的に変化させられればどんな装置
でも同様の効果がえられる。

【０１９４】なお、本実施の形態では、１つの光フィル
タから分岐した光信号の波長λ₁と他の光フィルタに挿
入した光信号の波長λ₁は、同一であるが、各光フィル
タに別な波長を挿入しても同様の効果がえられた。かか
るばあい、前記他の光フィルタのブラッグ波長は波長λ
₁以外のある波長である。

【０１９５】参考例７ つぎに、波長多重光伝送システムの他の参考例としての
光分岐回路について説明する。

【０１９６】本参考例の光分岐回路は、分岐波長と挿入
波長が同じばあい、２つの本発明の光導波路型グレーテ
ィングを３ｄＢカプラを介して縦列接続することによっ
て、クロストークの発生を少なくするものである。本参
考例の光分岐回路を図１６に示す。

【０１９７】図１６において、３９は光送信器（Ｔ
Ｘ）、４０は光受信器（ＲＸ）、２１ａ、２１ｂ、２１
ｃ、２１ｄは３ｄＢカプラ、２２ａ、２２ｂは、同一の
ブラッグ波長λ２を有する本発明の光導波路型グレーテ
ィングでたとえば実施の形態１に記載のものである。さ
らに、２３a1、２３a2、２３b1、２３b2は屈折率調整
部、２４ａ、２４ｂは薄膜ヒータである。第１の光フィ
ルタは、３ｄＢカプラ２１ａ、２１ｂと、光導波路型グ
レーティング２２ａと、屈折率調整部２３a1、２３ａ２
と、薄膜ヒータ２４ａとからなり、第２の光フィルタ
は、３ｄＢカプラ２１ｃ、２１ｄと、光導波路型グレー
ティング２２ｂと、屈折率調整部２３ｂ１、２３ｂ２
と、薄膜ヒータ２４ｂとからなる。また、３２は、第１
の光フィルタの第１の端子である光伝送路入力端子であ
り、３３は、第１の光フィルタの第２の端子である分岐
端子であり、２５ａは、第２の光フィルタの第２の端子
である３ｄＢカプラ２１ｃの前段の端子であり、２５ｂ
は、第２の光フィルタの第１の端子である３ｄＢカプラ
２１ｃの前段の端子であり、２６ａは、第１の光フィル
タの第３の端子である３ｄＢカプラ２１ｂの後段の端子
であり、２６ｂは、第１の光フィルタの第４の端子であ
る３ｄＢカプラ２１ｂの後段の端子であり、３４は第２
の光フィルタの第４の端子である光伝送路出力端子であ
り、３５は、第２の光フィルタの第３の端子である挿入
端子である。

【０１９８】光導波路型グレーディング２２ａのブラッ
グ中心波長がλ₂のばあい、光伝送路入力端子３２から
入射したＷＤＭ光のうち、波長λ２の光信号だけが光導
波路型グレーティング２２ａで反射され、３ｄＢカプラ
２１ａの分岐端子３３から取りだすことができる。この
とき、３ｄＢカプラ２１ａから一方の光導波路型グレー
ティング２２ａまでの光路長と、３ｄＢカプラ２１ａか
ら他方の光導波路型グレーティング２２ａまでの光波長
とが同じになるように屈折率調整部２３a1を設けた。波
長λ₂以外の波長の光信号は、光導波路型グレーティン
グ２２aを透過し、３ｄＢカプラ２１ｂに到達するが、
ここで、一方の光導波路型グレーティング２２ａを透過
した光信号と他方の光導波路型グレーティング２２ａを
透過した光信号との位相差が逆相になるように屈折率調
整部２３a2を設ける。その結果、波長λ₂以外の波長の
光信号は、すべて端子２６ｂから出力される。出力した
波長λ₂以外の波長の光信号は、端子２５ｂから３ｄＢ
カプラ２１ｃを通して２つに分岐する。屈折率調整部２
３b1と２３b2により、３ｄＢカプラ２１ｃと２１ｄの光
路長が等しくなるように調整してあるので、全ての光は
光伝送路出力端子３４へ透過する。

【０１９９】一方、挿入光は、挿入端子３７に接続した
光送信器３９から送信することで端子３４に出力され
る。動作は、光伝送路入力端子３２から入力した波長λ
２の光信号が分岐端子３３に出力したのと同じである。
ここで、光導波路型グレーティング２２ｂの反射率が１
００％でないため、透過した僅かな光は３ｄＢカプラに
到達するがほとんどの光は端子２５ａから出力される。

【０２００】一般的に、光源波長には、僅かな波長変動
があり、０．数ｎｍ程度の波長変動が発生する。この種
の波長変動が生じると、本来３０ｄＢ以上の透過阻止量
をもっていた各グレーティングの阻止帯域から光源波長
がずれるため、透過阻止量が１５ｄＢ程度に劣化した。
そこで、光源の波長変動量を測定し、光導波路型グレー
ティングにある薄膜ヒータの電流値を波長変動量に応じ
て変化させ、マッハツエンダ型光導波路のグレーティン
グのブラッグ波長を波長変動した光源波長に設定した。
たとえば、波長変動量が０．１ｎｍであったばあい、光
フィルタの２つの薄膜ヒータにそれぞれ、１６ｍＡを通
電した。光フィルタの２つの薄膜ヒータでの波長制御を
正確に一致させないと、グレーティングで反射され出力
される光信号の波長が広がり強度も劣化した。そこで、
出力光の強度をモニターしつつ、光フィルタの２つの薄
膜ヒータへの電流印加量を制御することにより、光源の
波長変動に対応し、３０ｄＢ以上の透過阻止量がえら
れ、クロストークが小さい高い密度波長多重光伝送シス
テムが構築できた。

【０２０１】以上のように、２つの光導波路型グレーテ
ィングを３ｄＢカプラを介して縦列接続することで、光
分岐回路を構成するので挿入光と分岐光のクロストーク
を低減できた。なお、本参考例では、光フィルタから分
岐した光信号（ＷＤＭ光に含まれる光信号）の波長λ２
と挿入した光信号（挿入光に含まれる光信号）の波長λ
２は、同一であるが、別な波長を挿入しても同様の効果
がえられた。かかるばあい、第２の光フィルタのブラッ
ク波長はλ２以外のある波長である。

【０２０２】参考例８ 本参考例では、図１７に示すように、幅１０ｍｍ、長さ
３０ｍｍのシリコン基板にグレーティングピッチの異な
る第１の光フィルタと第２の光フィルタを作り込んだ集
積化光フィルタについて説明する。図１７は、波長多重
光伝送システムの他の参考例である集積化光フィルタを
示す模式図である。図１７において、５０ａは第１の光
フィルタ、５０ｂは第２の光フィルタ、５１はシリコン
基板、５２ａは第１の光フィルタ５０ａのグレーティン
グ、５２ｂは第２の光フィルタ５０ｂのグレーティング
を示す。また、５３ａは、第１の光フィルタ５０ａの第
１の端子に接続された光ファイバの端子、５４ａは、第
１の光フィルタ５０ａの第２の端子に接続された光ファ
イバの端子、５５ａは、第１の光フィルタ５０ａの第３
の端子に接続された光ファイバの端子、５６ａは、第１
の光フィルタ５０ａの第４の端子に接続された光ファイ
バの端子を示す。さらに、５３ｂは、第２の光フィルタ
５０ｂの第１の端子に接続された光ファイバの端子、５
４ｂは、第２の光フィルタ５０ｂの第２の端子に接続さ
れた光ファイバの端子、５５ｂは、第２の光フィルタ５
０ｂの第３の端子に接続された光ファイバの端子、５６
ｂは、第２の光フィルタ５０ｂの第４の端子に接続され
た光ファイバの端子を示す。

【０２０３】第１の光フィルタ５０ａおよび第２の光フ
ィルタ５０ｂは、光導波路幅を６μｍ、光導波路間隔を
２５０μｍ、コアとクラッドの屈折率差と０．７％とし
た。さらに、第１の光フィルタ５０ａの直線部分に窓を
もつ金属マスクをシリコン基板５１上に置き、光照射し
て第１の位相マスクにより光導波路に第１の位相マスク
のピッチに応じた回折パターンをつくり、所望のグレー
ティング周期を有する第１の光フィルタ５０ａを作製し
た。つぎに、第２の光フィルタ５０ｂの直線部分に窓を
もつように金属マスクをシリコン基板５１上に置き、光
照射して第２の位相マスクにより光導波路に第２の位相
マスクのピッチに応じた回折パターンをつくり、所望の
グレーティング周期を有する第２の光フィルタ５０ｂを
作製した。ついでこれらの光フィルタに光ファイバを接
続した。

【０２０４】第１の光フィルタ５０ａと第２の光フィル
タ５０ｂのブラッグ中心波長は、それぞれ、１５１０．
３ｎｍと１５２０．１ｎｍである。狭帯域のＤＦＢレー
ザを使用して、これらの波長の光信号を波長多重し、端
子５３ａから入射すると、第１の光フィルタ５０ａで
は、中心波長１５１０．３ｎｍ、１．５ｎｍの帯域で反
射して、端子５４ａからこの波長に対応したレーザ光が
出力された。これ以外の波長の光は、端子５６ａから出
力された。同様に、端子５３ｂから波長多重された光信
号を入射すると、第２の光フィルタ５０ｂでは、中心波
長１５１０．３ｎｍ、１．５ｎｍの帯域で反射して、端
子５４ｂからこの波長に対応したレーザ光が出力され
た。これ以外の波長の光は、端子５６ｂから出力され
た。つぎに、端子５６ａと端子５３ｂを接続すると、端
子５４ａから中心波長１５１０．３ｎｍの光信号が、端
子５４ｂから中心波長１５２０．１ｎｍの光信号が出力
し、それ以外の波長光が端子５６ｂから出力した。

【０２０５】以下、同様に、光フィルタの個数を増やし
て端子を接続すれば、多数の光フィルタの波長に対応し
た波長分岐ができる。

【０２０６】また、端子５５ａから中心波長１５１０．
３ｎｍ、帯域１．０ｎｍのＤＦＢレーザ光を入力したと
ころ、端子５３ａから入射した光信号と合波された光信
号が端子５６ａから出力される。端子５５ｂから中心波
長１５２０．１ｎｍ、帯域１．０ｎｍのＤＦＢレーザ光
を入力したところ、端子５５ｂから入射した光信号と合
波された光信号が端子５６ｂから出力される。

【０２０７】なお、本参考例では、第１の光フィルタか
ら分岐した光信号の波長λ₁と第２の光フィルタに挿入
した光信号の波長λ₁は、同一であるが、第２の光フィ
ルタに第１の光フィルタに入射した光信号の波長と別な
波長の光信号を挿入しても同様の効果がえられた。かか
るばあい、第２の光フィルタのブラック波長は波長λ ₁
以外のある波長である。

【０２０８】本参考例では、各光フィルタ間をファイバ
で接続したが、これを光導波路で接続しても同様の効果
がある。このばあい、ファイバの接続に比べ接続部での
損失が小さくできる。しかし、接続用の光導波路の曲線
の曲率を小さくできないので、寸法はファイバ接続に比
べ同等か少し大きくなる。

【０２０９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、石英系
光導波路のコア膜作製において、ＴｉまたはＺｒを石英
系光導波路に添加することにより、温度依存性の小さい
波長遮断特性に優れたグレーティングおよび該グレーテ
ィングを用いた光フィルタを作製できた。

【０２１０】また、光導波路表面を研磨することによ
り、グレーティングピッチの製造上の歩留まりを低減で
き、加工性、集積化に適したグレーティング、その製法
および前記グレーティングを用いた光フィルタがえられ
る。

【０２１１】また、波長多重された光信号から所望の波
長を選択的に取りだせるような光フィルタおよびこれを
用いた波長多重光伝送システムがえられた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の光導波路型グレーティングの実施の
形態１における熱膨張係数とＴｉの添加量の関係を示す
グラフである。

【図２】 本発明の光導波路型グレーティングの実施の
形態１における温度依存性を示すグラフである。

【図３】 本発明の光導波路型グレーティングを製造す
るための成膜装置の一例を示す構成説明図である。

【図４】 本発明の光導波路型グレーティングの製法に
よる光導波路の作製プロセスを示す工程説明図である。

【図５】 本発明の光導波路型グレーティングの実施の
形態２にかかわる下クラッドの熱膨張係数とＺｒ添加量
の関係を示すグラフである。

【図６】 本発明の光導波路型グレーティングの実施の
形態２における温度依存性を示すグラフである。

【図７】 本発明の光導波路型グレーティングの実施の
形態３における温度依存性を示すグラフである。

【図８】 光導波路型グレーティングの参考例における
グレーティング反射波長特性を示すグラフである。

【図９】 光導波路型グレーティングの参考例２を示す
模式図である。

【図１０】 光導波路型グレーティングの参考例２にお
ける印加電流とブラッグ中心波長の関係を示すグラフで
ある。

【図１１】 本発明の光導波路型グレーティングの実施
の形態４における印加電流とブラッグ中心波長の関係を
示すグラフである。

【図１２】 本発明の光導波路型グレーティングの実施
の形態５における光導波路を示す断面説明図である。

【図１３】 光導波路型グレーティングの参考例３を示
す模式図である。

【図１４】 光フィルタの参考例であるマッハツエンダ
型光導波路を示す模式図である。

【図１５】 本発明の波長多重光伝送システムの一実施
の形態である光分岐回路を示す模式図である。

【図１６】 波長多重光伝送システムの参考例である光
分岐回路を示す模式図である。

【図１７】 波長多重光伝送システムの他の参考例であ
る集積化光フィルタを示す模式図である。

【図１８】 従来のファイバ型狭帯域透過フィルタを示
す説明図である。

【図１９】 従来の光導波路型光フィルタを示す構成図
である。

【図２０】 従来の誘電体多層膜フィルタを示す構成図
である。

【図２１】 従来のグレーティングの作製方法を示す断
面説明図である。

【図２２】 従来のグレーティングの反射特性を示すグ
ラフである。

【図２３】 従来の火炎堆積法による成膜装置を示す模
式図である。

【図２４】 従来の石英系光導波路の断面構造を示す説
明図である。

【図２５】 従来のＷＤＭ技術を用いた光分岐回路を示
す説明図である。

【図２６】 従来の光フィルタを示す説明図である。

【符号の説明】

１ 基板、２ キャリアガス導入口、３ 反応管、４
排気口、５ 原料容器、６流量調節器、７ オゾナイザ
ー、８ 酸素ガス導入口、９ 下クラッド、１０ａ コ
ア、１１ 光導波路パターン、１２ 上クラッド、１３
グレーティング、１４ａ ヒータ電極、２０ａ、２０
ｂ、２０ｃ 光フィルタ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ 光
導波路型グレーティング、３１ 光分岐回路。

───────────────────────────────────────────────────── 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 今田 勝大 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 KA04 KB04 LA19 PA05 QA04 QA07

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コアおよびクラッドからなり、ＳｉＯ２
   を主成分とし、Ｇｅ、Ｂ、ＰおよびＳｎの各酸化物の少
   なくとも１つの酸化物を含む光導波路に形成される光導
   波路型グレーティングであって、前記コアおよびクラッ
   ドの少なくとも１つに、ＺｒおよびＴｉの各酸化物の少
   なくとも１つの酸化物が添加されてなることを特徴とす
   る光導波路型グレーティング。
2. 【請求項２】 前記光導波路が、ＳｉＯ２を主成分と
   し、かつ、ＺｒおよびＴｉの各酸化物の少なくとも１つ
   の酸化物を含む基板上に設けられてなる請求項１記載の
   光導波路型グレーティング。
3. 【請求項３】 前記光導波路の表面が平滑にされたの
   ち、前記光導波路型グレーティングが形成され、前記光
   導波路上に該光導波路の温度を制御できる装置が少なく
   とも１つ取り付けられてなる請求項１または２記載の光
   導波路型グレーティング。
4. 【請求項４】 請求項１において温度制御装置を設けた
   ことを特徴とする光導波路型グレーティング。
5. 【請求項５】 請求項１または４に記載の光導波路型グ
   レーティングを備えた光フィルタを複数個、カプラを介
   して接続したことを特徴とする波長多重光伝送システ
   ム。