JP2002268103A

JP2002268103A - 光導波路型スイッチ装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP2002268103A
Application number: JP2001066613A
Authority: JP
Inventors: Hajime Takeya; 元竹谷; Kiichi Yoshiara; 喜市吉新; Shigeru Matsuno; 繁松野; Junichiro Hoshizaki; 潤一郎星崎; Masakazu Takabayashi; 正和高林; Takuya Ohira; 卓也大平; Sadayuki Matsumoto; 貞行松本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2002-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】スイッチング電力の偏波依存性を低減した光
導波路型スイッチ装置を提供する。【解決手段】光導波路型スイッチ装置１０は、２本の
光導波路の所定の２箇所を近接させることにより形成さ
れた第１と第２の方向性結合器５、６と、前記第１と第
２の方向性結合器との間に位置する２本の光導波路７、
８のうち少なくとも一方の光導波路の温度を変化させ
て、光を出力させる光導波路を一方から他方に切り替え
る温度可変手段９とを備え、前記光導波路を伝搬する互
いに実質的に直交する２つの偏光について、前記第１と
第２の方向性結合器との間に位置する前記２本の光導波
路間における前記２つの偏光の光路長差は、その絶対値
が実質的に等しくなるように調整された。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、光通信システムや
計測システムにおいて使用される光導波路型スイッチ装
置に関する。さらに詳しくは、石英系光導波路の熱光学
効果を利用した光導波路型スイッチ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】石英系導波路型光スイッチの基本原理等
の詳細な説明は、例えば従来技術文献１（奥野将之
他、『石英系熱光学スイッチ技術』、ＮＴＴＲ＆Ｄ，
Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．１１，第１２８９頁−第１２９８
頁，１９９４）等に示されている。以下に、光導波路型
スイッチ装置の構成について、図１５の平面図を用いて
説明する。この光導波路型スイッチ装置６０は、２本の
光導波路の２箇所を近接して形成された第1と第２の方
向性結合器５５、５６を備えている。なお、この２つの
方向性結合器の間に位置する２本の光導波路５７、５８
は、アーム導波路と呼ばれる。さらに、この光導波路型
スイッチ装置６０は、詳細に説明すると、光を入力させ
る２つの入力ポート５１、５２と、入力した光を分岐さ
せる方向性結合器５５と、分岐させた光をそれぞれ伝搬
させる２本のアーム導波路５７、５８と、２本のアーム
導波路を伝搬してきた光を合波させる方向性結合器５６
と、光を出力させる２つの出力ポート５３、５４とを備
える。また、一方のアーム導波路５７上に形成され、ア
ーム導波路５７を加熱する位相調整用の薄膜ヒーター５
９を備えている。

【０００３】次に、この光導波路型スイッチ装置の動作
について説明する。まず、スイッチオフ時の動作につい
て述べる。２つの方向性結合器５５、５６の結合率がい
ずれも０．５の３ｄＢカプラの機能を有している場合に
は、入力ポート５１に光を入力すると方向性結合器５５
で５０％ずつに分岐される。次いで、この分岐された光
は２本のアーム導波路５７、５８にそれぞれ導かれ、各
々アーム導波路５７、５８を伝搬し、再び方向性結合器
５６で合波されて出力ポート５４から出力する。一方、
スイッチオン時の動作の場合は、一方のアーム導波路５
７上に設けた薄膜ヒーター５９によってアーム導波路５
７を加熱する。このように導波路を加熱すると、屈折率
が変化し、屈折率ｎと導波路の長さＬの積である光路長
ｎＬのアーム導波路間５７、５８での差、即ち、光路長
差Δ（ｎＬ）が変化する。この光路長差を変化させるこ
とによって、２つの出力ポートのうち、スイッチオフ動
作時に出力していた一方の出力ポート５４から、他方の
出力ポート５３へと光を出力させる出力ポートを切り替
えている。

【０００４】さらに、この光導波路型スイッチ装置６０
において、上記のスイッチオフ動作とスイッチオン動作
で光が出力する出力ポートが切り替わる原理について説
明する。この光導波路型スイッチ装置６０は、上記の構
成で述べたように２つの３ｄＢ方向性結合器を組み合わ
せたマッハ・ツェンダ干渉計型である。そのため、各出
力ポート５３、５４から出力する出力光の強度Ｐ_５３、
Ｐ_５４は、それぞれ次式（１）、（２）によって表され
る。Ｐ_５３＝Ｐ_０ｓｉｎ^２（Δφ／２）・・・・・・・（１）Ｐ_５４＝Ｐ_０ｃｏｓ^２（Δφ／２）・・・・・・・（２）ここで、Δφは、第1のアーム導波路５７と第２のアー
ム導波路５８を通過する信号光の位相差であり、Ｐ_０は
入力光の強度である。また、位相差Δφは、光路長差Δ
（ｎＬ）と下記の関係式 Δφ＝２πΔ（ｎＬ）／λ・・・（３）を有している。上記式（１）、（２）より、２本のアー
ム導波路５７、５８を伝搬する信号光の間に位相差が無
い場合（Δφ＝０）は、出力光は実質的に出力ポート５
４から出力する。一方、薄膜ヒータで加熱していくと屈
折率が増加するため、光路長差Δ（ｎＬ）は次第に増加
し、それに伴って位相差Δφが増大する。このため図１
６に示すように、ヒータ電力を増すにつれて出力ポート
５４の出力強度は減少していき、あるヒータ電力Ｐｓｗ
を印加すると出力ポート５４の出力強度は実質的に０と
なり、出力光を出力するポートは出力ポート５３に切り
替わる。このときのヒータ電力Ｐｓｗをスイッチング電
力という。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、詳細にスイッ
チング特性を調べていくと、従来技術文献２（井上晴
之他、『石英系導波路型熱光学位相シフタの偏波特
性』、Ｃ−２４２、4-259、電子情報通信学会春季全国
大会予稿集、１９９１）に示されているように、互いに
直交する２つの偏光であるＴＥ偏光とＴＭ偏光につい
て、図１７に示すように、ヒータ電力を増すにつれて各
偏光の出力強度は一致しなくなることが報告されてい
る。これは、ヒータの加熱による熱応力の異方性によ
り、各偏光での加熱による屈折率の増加の程度が異なる
ためと考えられる。そのため、互いに直交する２つの偏
光の光路長差は、図１８に示すように、スイッチオフ時
にはそれぞれ略一致しているが、ヒータ電力を増すにつ
れて光路長差は次第にずれていく。このため、図１７に
示すように、ヒータ電力を増すにつれて２つの偏光の出
力強度は一致しなくなる。そこで、上記２つの偏光につ
いて出力ポートが切り替わるスイッチオン動作でのスイ
ッチング電力Ｐｓｗはそれぞれ異なってしまう（Ｐｓｗ
（ＴＭ）、Ｐｓｗ（ＴＥ））。このようなスイッチング
電力の偏波依存性は、光通信システムへ適用する上で好
ましくない。また、この光導波路型スイッチ装置を用い
て偏波依存性のないスイッチング動作を行うためには、
図１７中に示されるように、２つの偏光の出力光強度が
略等しくなる交点にヒータ電力を制御する必要がある。
しかし、制御の間にヒータ電力がわずかに変動しても交
点からずれて直ちに偏波依存性が現れるため、ヒータ電
力を２つの偏光の交点で動的に、かつ、精密に制御する
のは困難とされる。

【０００６】また、この井上らは、上記従来技術文献２
で、光導波路の側面及び下面のクラッド部を除去するこ
とによって、熱応力の異方性を解消するとスイッチング
電力Ｐｓｗの偏波依存性が低減されると報告している。
しかし、この様な構造を実現するには、クラッドの不要
部除去のためにフォトリソグラフィと、ドライエッチン
グおよび、下部のシリコン基板を一部除去するためのド
ライエッチングの必要がある。このため工程が複雑化
し、歩留まりが低下する。

【０００７】そこで、本発明の目的は、スイッチング電
力の偏波依存性を低減させた光導波路型スイッチ装置を
提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光導波路型
スイッチ装置は、２本の光導波路の所定の２箇所を近接
させることによりそれぞれ形成された第１と第２の方向
性結合器と、前記第１と第２の方向性結合器との間に位
置する２本の光導波路のうち少なくとも一方の光導波路
の温度を変化させて、光を出力させる光導波路を一方か
ら他方に切り替える温度可変手段とを備え、前記光導波
路を伝搬する互いに実質的に直交する２つの偏光につい
て、前記第１と第２の方向性結合器との間に位置する前
記２本の光導波路間における前記２つの偏光の光路長差
は、その絶対値が実質的に等しくなるように調整された
ことを特徴とする。

【０００９】また、本発明に係る光導波路型スイッチ装
置は、前記光導波路型スイッチ装置であって、前記温度
可変手段で前記光導波路の温度を変化させる前におい
て、前記光導波路を伝搬する互いに実質的に直交する２
つの偏光であるＴＭ偏光とＴＥ偏光のうちのＴＥ偏光に
ついて、光を入力した光導波路を基準として、前記第１
と第２の方向性結合器との間に位置する前記２本の光導
波路間における前記ＴＥ偏光の光路長差は、正の値に調
整されたことを特徴とする。

【００１０】さらに、本発明に係る光導波路型スイッチ
装置は、前記光導波路型スイッチ装置であって、前記温
度可変手段で前記光導波路の温度を変化させる前におい
て、前記光導波路を伝搬する互いに実質的に直交する２
つの偏光について、光を入力した光導波路を基準とし
て、前記第１と第２の方向性結合器との間に位置する前
記２本の光導波路間における前記２つの偏光の光路長差
は、それぞれ正の値に調整されたことを特徴とする。

【００１１】またさらに、本発明に係る光導波路型スイ
ッチ装置は、前記光導波路型スイッチ装置であって、前
記温度可変手段で前記光導波路の温度を変化させる前に
おいて、前記光導波路を伝搬する互いに実質的に直交す
る２つの偏光について、光を入力した光導波路を基準と
して、前記第１と第２の方向性結合器との間に位置する
前記２本の光導波路間における前記２つの偏光の光路長
差は、一方が正の値、他方が負の値にそれぞれ調整され
たことを特徴とする。

【００１２】また、本発明に係る光導波路型スイッチ装
置は、前記光導波路型スイッチ装置であって、前記温度
可変手段で前記光導波路の温度を変化させる前におい
て、前記第１と第２の方向性結合器との間に位置する前
記２本の光導波路間における前記２つの偏光の光路長差
は、伝搬する光の波長λについて、それぞれλ／２の整
数倍に実質的に等しくなるように調整されたことを特徴
とする。

【００１３】さらに、本発明に係る光導波路型スイッチ
装置は、前記光導波路型スイッチ装置であって、前記温
度可変手段で前記光導波路の温度を変化させた後におい
て、前記光導波路を伝搬する互いに実質的に直交する２
つの偏光について、前記第１と第２の方向性結合器との
間に位置する前記２本の光導波路間における前記２つの
偏光の光路長差は、その絶対値が実質的に等しくなるよ
うに調整されたことを特徴とする。

【００１４】またさらに、本発明に係る光導波路型スイ
ッチ装置は、前記光導波路型スイッチ装置であって、前
記温度可変手段で前記光導波路の温度を変化させた後に
おいて、前記第１と第２の方向性結合器との間に位置す
る前記２本の光導波路間における前記２つの偏光の光路
長差は、伝搬する光の波長λについて、それぞれλ／２
の整数倍に実質的に等しくなるように調整されたことを
特徴とする。

【００１５】また、本発明に係る光導波路型スイッチ装
置は、前記光導波路型スイッチ装置であって、前記第１
と第２の方向性結合器との間に位置する前記２本の光導
波路のうち少なくとも一方の前記光導波路にあらかじめ
複屈折を付与し、互いに実質的に直交する２つの偏光に
ついての光路長差を調整したことを特徴とする。

【００１６】さらに、本発明に係る光導波路型スイッチ
装置は、前記光導波路型スイッチ装置であって、前記少
なくとも一方の光導波路は、基板上に形成された断面が
長方形状のコア部と、該コア部の周囲を囲むクラッド部
とを備え、前記コア部の長方形状の断面における前記基
板に垂直な辺の長さａと、前記基板に平行な辺の長さｂ
とのアスペクト比ａ／ｂを所定の値になるように調整し
て複屈折を前記光導波路に付与したことを特徴とする。

【００１７】またさらに、本発明に係る光導波路型スイ
ッチ装置は、前記光導波路型スイッチ装置であって、前
記第１と第２の方向性結合器との間に位置する前記２本
の光導波路のうち少なくとも一方の前記光導波路は、前
記光導波路に応力を印加して複屈折を付与する応力付与
手段をさらに備えたことを特徴とする。

【００１８】本発明に係る光導波路型スイッチ装置の製
造方法は、２本の光導波路の所定の２箇所を近接させて
第１と第２の方向性結合器を形成する工程と、前記第１
と第２の方向性結合器との間に位置する２本の光導波路
のうち少なくとも一方の光導波路の温度を変化させる温
度可変手段を設ける工程とを含む光導波路型スイッチ装
置の製造方法であって、前記第１と第２の方向性結合器
との間に位置する２本の光導波路間において、互いに実
質的に直交する２つの偏光についての光路長差をあらか
じめ調整する工程をさらに含むことを特徴とする。

【００１９】また、本発明に係る光導波路型スイッチ装
置の製造方法は、前記光導波路型スイッチ装置の製造方
法であって、前記２つの偏光についての光路長差をあら
かじめ調整する工程は、前記２本の光導波路のうち少な
くとも一方の光導波路にあらかじめ紫外光を照射して複
屈折を与え、前記２つの偏光についての光路長差をあら
かじめ調整することを特徴とする。

【００２０】さらに、本発明に係る光導波路型スイッチ
装置の製造方法は、前記光導波路型スイッチ装置の製造
方法であって、前記紫外光の波長は、１００ｎｍ以上、
且つ、３８０ｎｍ以下の範囲内にあることを特徴とす
る。

【００２１】またさらに、本発明に係る光導波路型スイ
ッチ装置の製造方法は、前記光導波路型スイッチ装置の
製造方法であって、前記光導波路は、基板上に形成した
コア部と、該コア部の周囲を囲むクラッド部とを備え、
前記２つの偏光についての光路長差をあらかじめ調整す
る工程は、前記コア部の断面を長方形状とし、前記コア
部の長方形状の断面における前記基板に垂直な辺の長さ
ａと、前記基板に平行な辺の長さｂとのアスペクト比ａ
／ｂを、前記２本の光導波路でそれぞれ互いに異なる値
に形成することを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
光導波路型スイッチ装置に関して、図１から図１５を用
いて詳細に説明する。

【００２３】実施の形態１．本発明の実施の形態１に係
る光導波路型スイッチ装置は、２本の光導波路の所定の
２箇所を近接することにより形成された第１と第２の方
向性結合器と、２つの方向性結合器の間に位置する２本
の光導波路のうち少なくとも一方の光導波路の温度を変
化させる温度可変手段とを備えている。この温度可変手
段によって、光を出力させる光導波路を一方から他方に
切り替えるスイッチング動作を行う。さらに、この光導
波路型スイッチ装置は、互いに実質的に直交する２つの
偏光について、第１と第２の方向性結合器との間に位置
する２本の光導波路間における光路長差は、その絶対値
を実質的に等しく調整されている。これによってスイッ
チオフ時の動作で２つの偏光の出力強度は実質的に同一
となるので、出力光の偏波依存性を有しない。また、光
を入力させた光導波路を基準として、２つの偏光の光路
長差はいずれも正の値を有している。これによって、ス
イッチオン時の動作で２つのスイッチング電力のずれを
小さくすることができ、偏波依存性を小さくできる。

【００２４】具体的には、この光導波路型スイッチ装置
１０は、図１の上面図に示すように、２本の光導波路の
所定の２箇所を近接させて形成された第１と第２の方向
性結合器５、６を備える。また、この２本の光導波路
は、図１に示すように、左側に２つの入力ポート１、２
を有し、右側に２つの出力ポート３、４を有する。な
お、第1と第２の方向性結合器５、６は、いずれも３ｄ
Ｂカプラである。また、２つの方向性結合器の間に位置
するこの２本の光導波路は、アーム導波路７、８と呼ば
れる。さらに、この光導波路型スイッチ装置１０は、２
つの３ｄＢカプラを備えるので、マッハ・ツェンダ干渉
計型と呼ばれる。また、この２本のアーム導波路７、８
のうち、光を入力する入力ポート１と第1方向性結合器
５を介して連続している第1のアーム導波路７の上に薄
膜ヒータ９が設けられている。なお、この光導波路型ス
イッチ装置１０では、温度可変手段として、導波路を加
熱する薄膜ヒータ９を設けているが、導波路を冷却する
冷却手段、例えば、ペルティエ素子等を設けてもよい。
また、この温度可変手段は、第１のアーム導波路７に設
ける場合に限られず、第２のアーム導波路８に設けても
よい。さらに各アーム導波路７、８の上に設けてもよ
い。

【００２５】次に、この光導波路型スイッチ装置１０の
動作について説明する。この光導波路型スイッチ装置１
０では、薄膜ヒータ９にヒータ電力を供給しないスイッ
チオフ動作と、薄膜ヒータ９に所定のヒータ電力を供給
するスイッチオン動作とによって、光を出力するポート
を第２の出力ポート５４から第１の出力ポート５３へと
切り替えている。まず、スイッチオフ動作について述べ
る。光を入力ポート１から入力すると、図１の平面図に
示すように、光は第１の方向性結合器５で分岐され、そ
れぞれ２本のアーム導波路７、８を伝搬する。その後、
第２の方向性結合器６で合波され、出力ポート４から出
力する。このとき、互いに実質的に直交する２つの偏光
について位相差を実質的に等しくしているので、偏波依
存性を実質的に有しない出力光が得られる。一方、スイ
ッチオン時の動作の場合は、一方のアーム導波路７上に
設けた薄膜ヒータ９によってアーム導波路７を加熱す
る。このように導波路を加熱すると、屈折率が変化し、
屈折率ｎと導波路の長さＬの積である光路長ｎＬの２本
のアーム導波路間７、８での差、即ち、光路長差Δ（ｎ
Ｌ）が変化する。この光路長差の変化によって、２つの
出力ポートのうち、スイッチオフ動作時に出力していた
一方の出力ポート４から、他方の出力ポート３へと光を
出力させる出力ポートを切り替えている。このとき、互
いに実質的に直交する２つの偏光について、出力ポート
を切り替えるスイッチング電力Ｐｓｗのずれを小さくし
ているので偏波依存性を通常より低減した出力光が得ら
れる。

【００２６】次に、この光導波路型スイッチ装置のスイ
ッチオフ動作、スイッチオン動作で光を出力するポート
を切り替える原理について説明する。この光導波路型ス
イッチ装置１０は、２つの３ｄＢ方向性結合器を組み合
わせたマッハ・ツェンダ干渉計型である。そのため、各
出力ポート３、４から出力する出力光の強度Ｐ３、Ｐ４
は、それぞれ次式（４）、（５）によって表される。Ｐ_３＝Ｐ_０ｓｉｎ^２（Δφ／２）・・・・・・・（４）Ｐ_４＝Ｐ_０ｃｏｓ^２（Δφ／２）・・・・・・・（５）ここで、Δφは、第1アーム導波路７と第２のアーム導
波路８を通過する２つの信号光の位相差であり、Ｐ_０は
入力光の強度である。また、この位相差Δφは、光路長
差Δ（ｎＬ）と、下記の関係式を有する。 Δφ＝２πΔ（ｎＬ）／λ・・・（６）

【００２７】上記式（４）、（５）より、２本のアーム
導波路７、８を伝搬する２つの信号光の間に位相差が無
い場合（Δφ＝０）は、信号光は実質的に出力ポート４
から出力する。しかし、スイッチオフ動作で、互いに実
質的に直交する２つの偏光について位相差がなく偏波依
存性がない場合でも、スイッチオン動作において、図１
７に示すように、２つの偏光についてスイッチング電力
が大きくずれて大きな偏波依存性が現れてしまう。

【００２８】そこで、この光導波路型スイッチ装置１０
では、２本の第１のアーム導波路７と第２のアーム導波
路８を伝搬する信号光の互いに実質的に直交する２つの
偏光であるＴＭ偏光とＴＥ偏光の光路長差Δ（ｎＬ）
_ＴＭとΔ（ｎＬ）_ＴＥとをそれぞれあらかじめ所定の値
に調整している。これによってスイッチオン動作におけ
る出力光の偏波依存性を低減させている。具体的には、
２本のアーム導波路７、８の長さＬ_１、Ｌ_２と、第1ア
ーム導波路７と第２のアーム導波路８についてのＴＭ偏
光の屈折率ｎ_ＴＭ（１）、ｎ_ＴＭ（２）と、ＴＥ偏光の
屈折率ｎ_ＴＥ（１）、ｎ_ＴＥ（２）について、それぞれ
の偏光の光路長差は、 Δ（ｎＬ）_ＴＭ＝（ｎ_ＴＭ（１）Ｌ_１−ｎ_ＴＭ（２）Ｌ_２）（７） Δ（ｎＬ）_ＴＥ＝（ｎ_ＴＥ（１）Ｌ_１−ｎ_ＴＥ（２）Ｌ_２）（８）で表わされる。２つの偏光の光路長差Δ（ｎＬ）_ＴＭと
Δ（ｎＬ）_ＴＥが異なる値をとる場合には出力光の偏波
依存性が現れる。そこで、この光導波路型スイッチ装置
では、スイッチオフ時に、下記式の通り、各偏光につい
ての光路長差を等しく調整している。 Δ（ｎＬ）_ＴＭ０＝Δ（ｎＬ）_ＴＥ０＞０・・・（９）これによって、図２のポート４における出力光強度のグ
ラフに示すように、始点として示されるスイッチオフ動
作で偏波依存性を有しない出力光を得ることができる。

【００２９】次に、薄膜ヒータ９がオンの場合（スイッ
チオン動作）について述べる。薄膜ヒータ９によって第
１のアーム導波路７を加熱した場合、ヒータ電力を増す
につれて第１のアーム導波路７の屈折率は増加する。こ
のとき、互いに実質的に直交する２つの偏光について、
下記の関係式で表わされるように、屈折率の増加の程度
が異なる。ｎ_ＴＭ（１）＝ｎ_ＴＭ０（１）＋α_ＴＭΔＴ・・・（１０）ｎ_ＴＥ（１）＝ｎ_ＴＥ０（１）＋α_ＴＥΔＴ・・・（１１）ここで、ｎ_ＴＭ０（１）とｎ_ＴＥ０（１）はそれぞれス
イッチオフ動作での屈折率である。また、α_ＴＭとα
_ＴＥはそれぞれ温度変化ΔＴにより増加する屈折率の温
度係数であり、α_ＴＭ＞α_ＴＥの関係を有する。なお、
ここで屈折率ｎとは実効屈折率ｎ_ｅｆｆを意味する。

【００３０】一方、加熱しない第２のアーム導波路８の
屈折率は、下記の式で示されるように、スイッチオフ動
作の場合と同一である。ｎ_ＴＭ（２）＝ｎ_ＴＭ０（２）・・・（１２）ｎ_ＴＥ（２）＝ｎ_ＴＥ０（２）・・・（１３）

【００３１】次に、スイッチオン動作における、第1ア
ーム導波路７と第２のアーム導波路８について、ＴＭ偏
光とＴＥ偏光のそれぞれの光路長差は、上記式から Δ（ｎＬ）_ＴＭ＝（ｎ_ＴＭ（１）Ｌ_１−ｎ_ＴＭ（２）Ｌ_２） Δ（ｎＬ）_ＴＭ＝α_ＴＭΔＴ・Ｌ_１＋Δ（ｎＬ）_ＴＭ０・・・（１４） Δ（ｎＬ）_ＴＥ＝（ｎ_ＴＥ（１）Ｌ_１−ｎ_ＴＥ（２）Ｌ_２） Δ（ｎＬ）_ＴＥ＝α_ＴＥΔＴ・Ｌ_１＋Δ（ｎＬ）_ＴＥ０・・・（１５）で表わされる。

【００３２】そこで、上記式（１４）、（１５）から、
ＴＭ偏光とＴＥ偏光のそれぞれの光路長差は、それぞれ
ヒータ電力を増すにつれて温度変化ΔＴも増加し、図３
に示すように、狭い温度範囲では傾きα_ＴＭの直線と傾
きα_ＴＥの直線に沿ってそれぞれ増加する。この光導波
路型スイッチ装置１０は、互いに実質的に直交する２つ
の偏光の光路長差をスイッチオフ時に、式（９）に示す
ようにいずれも正の値に調整している。そのため、位相
差Δφに換算したときポートが切り替わるスイッチング
電力Ｐｓｗはいずれも小さくなる。また、図１７に示す
従来の場合には、ＴＭ偏光とＴＥ偏光についてのスイッ
チング電力のずれは約８％であった。一方、この光導波
路型スイッチ装置１０では、図２に示すように、ＴＭ偏
光とＴＥ偏光についてのスイッチング電力のずれを約４
％と小さくでき、出力光の偏波依存性の指標である偏波
依存性損失ＰＤＬを低減できる。なお、この場合、スイ
ッチオン動作は、ＴＭ偏光とＴＥ偏光の出力光強度が実
質的に等しくなる場合（Ｐ _ｏｎ）とすることができる。

【００３３】なお、偏光依存損失（ＰＤＬ：Polarizati
on dependent loss）とは、すべての偏光を入力した場
合に出力ポートから出力する出力光強度の最大値（Ｐ
_ｍａｘ）と最小値（Ｐ_ｍｉｎ）とを用いて、下記式により表わしたものである。各偏光成分の割合が同程度
であるほど偏波依存性損失は小さく、０ｄＢに近くな
る。偏波依存性損失（ＰＤＬ）は、０．５ｄＢ以下であ
ることが好ましく、０．１ｄＢ以下であることがさらに
好ましい。

【００３４】次に、この光導波路型スイッチ装置１０の
製造方法について以下に説明する。この光導波路型スイ
ッチ装置１０の製造方法は、（ａ）２本の光導波路の所
定の２箇所を近接させて第１と第２の方向性結合器５、
６を形成する工程と、（ｂ）第１と第２の方向性結合器
５、６との間に位置する２本の光導波路間において、互
いに実質的に直交する２つの偏光についての光路長差を
あらかじめ調整する工程と、（ｃ）上記２本の光導波路
のうち少なくとも一方の光導波路の温度を変化させる温
度可変手段を設ける工程とを含んでいる。なお、この互
いに実質的に直交する２つの偏光についての光路長差を
あらかじめ調整する工程は、後述する実施の形態３に示
すように２つの方向性結合器を形成する工程において同
時に行ってもよく、あるいは、その後の温度可変手段を
設ける工程の後に行ってもよい。また、上記２つの偏光
の光路長差を調整する工程を行うことによって、得られ
る光導波路型スイッチ装置１０のスイッチオフ動作で、
偏光依存性を有しない出力光が得られる。さらに、スイ
ッチオン動作においても、出力光の偏光依存性を低減で
きる。

【００３５】まず、この光導波路型スイッチ装置１０の
製造方法において、２本の光導波路の所定の２箇所を近
接させた２つの方向性結合器を形成する工程について説
明する。この工程は、光導波路型スイッチ装置１０を構
成する石英系光導波路の作製プロセスに相当する。そこ
で、この作製プロセスを、図４を用いて以下に説明す
る。（ａ）まず、基板１１を用意する（図４（ａ））。（ｂ）次に、基板１１上にアンダークラッド膜１２ａお
よびコア膜１３を形成する（図４（ｂ））。このコア膜
１３には、アンダークラッド膜１２ａよりも屈折率を高
くするために、Ｇｅを約１０重量％ドープしてもよい。（ｃ）次いでフォトリソグラフィ法を用いてクロムパタ
ーニングを行うことにより、コア膜１３上にクロムマス
ク１４を形成する（図４（ｃ））。（ｄ）このクロムマスク１４を用いてＲＩＥ（Ｒｅａｃ
ｔｉｖｅｉｏｎｅｔｃｈｉｎｇ）法よりアンダーク
ラッド膜１２ａ上に所望の形状を有するコア部１５を形
成する（図４（ｄ））。（ｅ）その後、コア部１５及びアンダークラッド膜１２
ａ上にオーバークラッド膜１２ｂを成膜し、大気中９５
０℃にて４時間の熱処理を行って基板１１上に光導波路
型スイッチ装置１０を構成する石英系光導波路を形成す
る（図４（ｅ））。

【００３６】次に、この光導波路型スイッチ装置１０を
構成する石英系光導波路の製造に用いたプラズマＣＶＤ
（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）装置３０の模式図を図５に示す。図５に示すよう
に、プラズマＣＶＤ装置３０では、まず、シリコン源の
原料容器３５、ゲルマニウム源の原料容器３６、ボロン
源の原料容器３７からの各原料ガスと、酸素ガス３８と
をマスフローコントローラ３９、４０、４１、４２で流
量調整して反応容器４３内にノズル３１で導入する。次
いで、反応容器４３内に導入した原料ガスをオートマッ
チングユニット３３と高周波電源３４により高周波電力
を印加してプラズマ化する。このプラズマ４５を基板ヒ
ータ３２で加熱している基板４０の上に薄膜を形成す
る。その後、余分の原料ガス等は排気４６として排出す
る。

【００３７】なお、形成される膜の屈折率は、マスフロ
ーコントローラ３９、４０、４１によって原料容器３
５、３６、３７の流量比を変えることにより膜の組成を
制御して変化させることができる。ゲルマニウム濃度を
高くすることによって屈折率を高く調整することができ
る。次にこのコア膜１３を、フォトリソグラフィ、ＲＩ
Ｅによって加工し、さらに埋め込みのための成膜を行っ
て導波路の形状とした。

【００３８】さらに、この光導波路型スイッチ装置１０
の製造方法において、２本の光導波路７、８間におい
て、互いに実質的に直交する２つの偏光についての光路
長差をあらかじめ調整する工程について説明する。この
光導波路型スイッチ装置１０では、第１のアーム導波路
７に紫外光２０を照射して複屈折を付与し、各偏光の光
路長差を調整している。また、この第１のアーム導波路
７に紫外光２０を照射する工程は、石英系光導波路を形
成した後、薄膜ヒータ９を設ける前に行う。具体的に
は、図６の（ａ）の平面図及び（ｂ）の断面図に示すよ
うに、第１のアーム導波路７のコア部１５ａの上方から
クラッド部１２を通して紫外光２０を紫外光照射範囲２
２に照射する。この紫外光照射により、互いに実質的に
直交する２つの偏光についての屈折率はそれぞれ上昇す
るが、この２つの偏光であるＴＭ偏光とＴＥ偏光のうち
ＴＭ偏光の屈折率の増加率がより大きい。そこで、第１
のアーム導波路７のＴＭ偏光の屈折率は、ＴＥ偏光の屈
折率より大きくなり、複屈折を付与することができる。

【００３９】また、この第１のアーム導波路７への紫外
光２０の照射は、チップの形状に導波路を切り出し、こ
のチップを１０日間程度約１２０気圧の高圧の水素雰囲
気中にさらす高圧水素処理の後に行ってもよい。さら
に、紫外光２０の照射による複屈折の付与にあたって
は、出力光をモニタして適当な複屈折を付与してもよ
い。この場合には、チップの両端の入出力ポートにそれ
ぞれ光ファイバを接続する。まず、入力ポート１に信号
光を入力し、出力ポート３、４からの出力光強度をモニ
タしながら第１のアーム導波路７に紫外光２０を照射す
る。次に、出力ポート４の出力光強度が最大となり、出
力ポート３からの出力光強度が最小となるときに、紫外
光２０の照射を終了させる。なお、ここでは紫外光２０
として波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー光を用
いている。

【００４０】なお、この高圧水素処理においては、水素
（Ｈ_２）、重水素（Ｄ_２）のいずれか又は水素と重水素
の任意混合比の混合ガス等、いずれを用いてもよい。ま
た、紫外光照射による屈折率増加を妨げる効果を示すも
のでない不活性ガスを混合してあってもよい。また、利
用する波長帯が１．５５μｍ帯である場合には、利用す
る波長帯に吸収を示さない重水素を用いることがさらに
好ましい。

【００４１】上記高圧水素処理において、印加する圧力
は、好ましくは２×１０^３ｈＰａ〜２００×１０^３ｈＰ
ａの範囲、より好ましくは３０×１０^３ｈＰａ〜２００
×１０^３ｈＰａの範囲である。また、前記高圧水素処理
の期間は、好ましくは数日から数週間、より好ましくは
１〜２週間である。

【００４２】なお、紫外光よりも波長の長い光を照射す
ることによっても屈折率変化を誘起させることはできる
が、非常に長時間を要し、変化量もごくわずかなので、
好ましくない。例えば、波長４８８ｎｍのＡｒレーザに
よる光は十分な屈折率変化が得られない。そこで、ＴＭ
偏光とＴＥ偏光との実効屈折率の増加率に異方性を付与
するためには吸収率が大きい波長１００〜３８０ｎｍ以
下の紫外光を使用するのが好ましい。なお、１００ｎｍ
未満の短波長の光は、石英系光導波路そのものでの光吸
収が強くなるためコア部における屈折率変化は十分では
ない場合がある。また、特に、吸収率が大きい波長１５
０〜２５０ｎｍの真空紫外光を使用するとより短時間に
各偏光成分の結合度を調整できるのでさらに好ましい。
このような波長の光源としてはＡｒＦエキシマレーザ
（波長１９３ｎｍ）のほかに、ＡｒＣｌ（波長１６５〜
１９０ｎｍ）、Ｘｅ_２（波長１７０〜１９０ｎｍ）、Ｈ
ｇ（波長１８５ｎｍ）、Ｄ_２（波長１５０〜２５０ｎ
ｍ）、ＫｒＣｌ（波長２００〜２４０ｎｍ）を使用した
レーザやランプあるいはＮｄ：ＹＡＧレーザの第５高調
波（波長２１３ｎｍ）などがあり、これらのいずれを用
いることもできる。また、レーザ以外の光源としてＸｅ
の誘電体バリア放電型エキシマランプ（波長１７０〜１
９０ｎｍ）を用いることもできる。さらに、紫外光の照
射時間は、好ましくは、１分から１時間程度である。

【００４３】またさらに、この光導波路型スイッチ装置
１０の製造方法において、上記２本の光導波路のうち少
なくとも一方の光導波路の温度を変化させる温度可変手
段を設ける工程について説明する。この製造方法の上記
各工程により、石英系光導波路を形成し、紫外光２０を
照射して各偏光の光路長差を調整した後、第１のアーム
導波路７の上に薄膜ヒータ９を設ける。具体的には、第
１のアーム導波路７のコア部１５ａの上方に、クロム膜
の成膜を行った後、フォトリソグラフィ、ウェットエッ
チング等を順に行って、図１の平面図に示すように、第
１のアーム導波路７の上に薄膜ヒータ９を形成する。な
お、薄膜ヒータは通常用いられる発熱体を用いることが
できる。また、ペルティエ素子等の温度を低下させる冷
却体を設けてもよい。

【００４４】実施の形態２．本発明の実施の形態２に係
る光導波路型スイッチ装置は、第１のアーム導波路に照
射する紫外光の光源に波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマ
レーザを用いている。これによって、高圧水素処理を要
することなく、しかも短時間で第１のアーム導波路に複
屈折を付与することができる。

【００４５】この光導波路型スイッチ装置１０は、実施
の形態１に係る光導波路型スイッチ装置と比較すると、
その製造方法において、紫外光として波長１９３ｎｍの
ＡｒＦエキシマレーザ光を用いている点で相違する。一
方、波長４８８ｎｍのＡｒレーザによる光では十分な屈
折率変化が得られない。

【００４６】実施の形態３．本発明の実施の形態３に係
る光導波路型スイッチ装置は、第１と第２の方向性結合
器の間に位置する２本のアーム導波路のコア部の断面形
状を長方形としている。このコア部の断面を互いに異な
るアスペクト比ａ／ｂを有する長方形状とすることによ
って、アーム導波路に複屈折を付与し、互いに実質的に
直交する２つの偏光についての光路長差を調整してい
る。これによって、スイッチオン動作における互いに実
質的に直交する２つの偏光について、スイッチング電力
のずれをさらに小さくし、出力光の偏波依存性を低減で
きる。

【００４７】この光導波路型スイッチ装置１０は、実施
の形態１に係る光導波路型スイッチ装置と比較すると、
図７の（ａ）の平面図及び（ｂ）の断面図に示すよう
に、第１と第２の方向性結合器５、６の間に位置する２
本のアーム導波路のコア部の断面形状をそれぞれ長方形
状としている点で相違する。この場合、第１アーム導波
路７のコア部の長方形状の断面における基板に垂直な辺
の長さａと、基板に平行な辺の長さｂとのアスペクト比
ａ／ｂは１未満である。これによって、第１のアーム導
波路７において、互いに実質的に直交する２つの偏光で
あるＴＭ偏光とＴＥ偏光のうち、ＴＥ偏光の屈折率ｎ
_ＴＥ０（１）のほうがＴＭ偏光の屈折率ｎ_Ｔ _Ｍ０（１）
より大きくなる。一方、第２のアーム導波路８において
は、コア部の長方形状の断面におけるアスペクト比ａ／
ｂは１を超える。これによって、第２のアーム導波路８
において、ＴＭ偏光の屈折率ｎ_ＴＭ０（２）のほうがＴ
Ｅ偏光の屈折率ｎ_ＴＥ０（２）より大きくなる。以上の
関係は、下記の関係式で表わすことができる。ｎ_ＴＥ０（１）＞ｎ_ＴＭ０（１）（１６）ｎ_ＴＥ０（２）＜ｎ_ＴＭ０（２）（１７）

【００４８】この光導波路型スイッチ装置では、上記式
（１６）、（１７）の関係を有する各偏光の屈折率と、
２本のアーム導波路の長さＬ_１、Ｌ_２を適宜選択するこ
とにより、ＴＭ偏光とＴＥ偏光のそれぞれの光路長差Δ
（ｎＬ）は、第１のアーム導波路を基準にして、 Δ（ｎＬ）_ＴＭ＜０（１８） Δ（ｎＬ）_ＴＥ＞０（１９）｜Δ（ｎＬ）_ＴＭ｜＝｜Δ（ｎＬ）_ＴＥ｜（２０）を満たすように調整している。

【００４９】このように、この光導波路型スイッチ装置
では、スイッチオフ動作において、ＴＥ偏光の光路長差
Δ（ｎＬ）_ＴＥを正の値、ＴＭ偏光の光路長差Δ（ｎ
Ｌ）_Ｔ _Ｍを負の値とし、その絶対値を実質的に等しくあ
らかじめ調整している。これによって、スイッチオフ動
作では、各偏光の光路長差の絶対値が実質的に等しいの
で出力光は偏波依存性を有しない。また、スイッチオン
動作では、ヒータ電力を増していくと、上記２つの偏光
の出力光強度の変化は、図８に示すように、出力ポート
が切り替わるスイッチング電力が互いに近くなる。具体
的には、ＴＭ偏光の出力強度は最大となった後、減少し
ていき、スイッチング電力Ｐｓｗで最小となる。一方、
ＴＥ偏光の出力光強度は、ヒータ電力を増すとともに減
少していき、ＴＭ偏光の出力光強度の変化曲線と２回交
差した後、最小となる。また、上記２つの偏光の光路長
差とヒータ電力との関係から説明すると、スイッチオフ
時に、ＴＥ偏光の光路長差を正の値、ＴＭ偏光の光路長
差を負の値にあらかじめ調整しておくことで、図９に示
すように、ヒータ電力を増すにつれてＴＭ偏光の光路長
差がＴＥ偏光の光路長差に近づき、次いで交差し、その
後、ＴＭ偏光の光路長差のほうが大きくなる。そのた
め、互いに実質的に直交する２つの偏光について、光路
長差がλ／２に等しくなるスイッチング電力Ｐｓｗのず
れはさらに小さくなる。これによって、出力光の偏波依
存性を低減できる。なお、この場合、スイッチオン動作
は、ＴＭ偏光とＴＥ偏光の出力光強度が実質的に等しく
なる場合（Ｐ_ｏｎ）とすることができる。

【００５０】実施の形態４．本発明の実施の形態４に係
る光導波路型スイッチ装置は、２本のアーム導波路のう
ち少なくとも一方のアーム導波路に応力を付与して複屈
折を付与し、させている。これによって、第1アーム導
波路上に設けた薄膜ヒータがオフ状態の場合に、２本の
アーム導波路間で互いに実質的に直交する２つの偏光に
ついての光路長差を調整することができる。

【００５１】この光導波路型スイッチ装置は、実施の形
態１及び実施の形態２に係る光導波路型スイッチ装置と
比較すると、図１０の（ａ）の平面図と（ｂ）の断面図
に示すように、第２のアーム導波路８の上に応力２４を
付与するアモルファスシリコンからなる応力付与膜２６
を設けている点で相違する。このアモルファスシリコン
膜２６は、第２のアーム導波路８のコア部１５ｂに引っ
張り応力を印加するため、スイッチオフ時でのＴＭ偏光
の屈折率ｎ_ＴＭ０（２）が減少する。これによって第２
のアーム導波路８に複屈折を付与している。この場合、
応力付与膜２６にエキシマレーザ光を照射してレーザト
リミングにより、応力を付与する範囲を調整し、複屈折
の程度を調整してもよい。

【００５２】次に、この光導波路型スイッチ装置１０の
製造方法は、実施の形態１に係る光導波路型スイッチ装
置１０の製造方法と比較すると、図１０の（ａ）の平面
図と（ｂ）の断面図に示すように、第２のアーム導波路
８の上にアモルファスシリコン膜からなる応力付与膜２
６をイオンミリングによってパターン加工している点で
相違する。なお、この応力付与膜２６は、イオンミリン
グに限られず、通常用いることのできる薄膜形成方法で
形成してもよい。

【００５３】実施の形態５．本発明の実施の形態５に係
る光導波路型スイッチ装置は、第１と第２の方向性結合
器の間に位置する２本のアーム導波路のうち、第２のア
ーム導波路に紫外光を照射して複屈折を付与し、互いに
実質的に直交する２つの偏光について、光路長差を調整
している。具体的には、スイッチオフ動作において、第
１のアーム導波路を基準として、上記２つの偏光のう
ち、ＴＥ偏光の光路長差は正、ＴＭ偏光の光路長差は負
とし、これらの絶対値を実質的に等しく調整している。
さらに、スイッチオン動作において上記２つの偏光の光
路長差がλ／２となるスイッチング電力を実質的に等し
くなるように、スイッチオフ時の光路長差をそれぞれあ
らかじめ所定の値に調整している。これによって、スイ
ッチオフ動作において出力光に偏波依存性を有しないと
共に、スイッチオン動作においても偏波依存性を有しな
い出力光を得ることができる。

【００５４】この光導波路型スイッチ装置１０は、実施
の形態１に係る光導波路型スイッチ装置と比較すると、
図１１の（ａ）の平面図と（ｂ）の断面図に示すよう
に、あらかじめ第２のアーム導波路８に紫外光を照射し
て複屈折を付与している点で相違する。さらに、スイッ
チオフ時で、互いに実質的に直交する２つの偏光につい
て、光路長差の絶対値を実質的に等しく調整している。
具体的には、 Δ（ｎＬ）_ＴＭ０＜０（２１） Δ（ｎＬ）_ＴＥ０＞０（２２）｜Δ（ｎＬ）_ＴＭ０｜＝｜Δ（ｎＬ）_ＴＥ０｜（２３）に調整している。

【００５５】一方、スイッチオン動作においても、上記
２つの偏光の光路長差を互いに等しく、しかもλ／２と
なるように、あらかじめ調整している。具体的には、 Δ（ｎＬ）_ＴＭ＝Δ（ｎＬ）_ＴＥ＝λ／２（２４）の関係となるようにスイッチオフ時にあらかじめ調整し
ている。

【００５６】ここで、互いに実質的に直交する２つの偏
光の光路長差は、上述の通り、 Δ（ｎＬ）_ＴＭ＝（ｎ_ＴＭ（１）Ｌ_１−ｎ_ＴＭ（２）Ｌ_２）より Δ（ｎＬ）_ＴＭ＝α_ＴＭΔＴ・Ｌ_１＋Δ（ｎＬ）_ＴＭ０・・・（２５） Δ（ｎＬ）_ＴＥ＝（ｎ_ＴＥ（１）Ｌ_１−ｎ_ＴＥ（２）Ｌ_２）より Δ（ｎＬ）_ＴＥ＝α_ＴＥΔＴ・Ｌ_１＋Δ（ｎＬ）_ＴＥ０・・・（２６）とそれぞれ表わされる。

【００５７】そこで、この光導波路型スイッチ装置１０
では、上記式（２３）、（２４）、（２５）及び（２
６）より、スイッチオン時に上記式（２４）を満たすよ
うに、スイッチオフ時の光路長差をあらかじめ調整して
おく。具体的には、スイッチオフ時の各偏光の光路長差
を、それぞれあらかじめ下記式を実質的に満足するよう
に所定の値に調整しておく。 Δ（ｎＬ）_ＴＭ０＝−λ（α_ＴＭ−α_ＴＥ）／（２（α_ＴＭ＋α_ＴＥ））（２７） Δ（ｎＬ）_ＴＥ０＝λ（α_ＴＭ−α_ＴＥ）／（２（α_ＴＭ＋α_ＴＥ））（２８）

【００５８】この光導波路型スイッチ装置１０では、上
記の通り、スイッチオフ時における上記２つの偏光の光
路長差を上記式（２７）、（２８）を満足するように所
定の値に調整しておく。これにより、図１２に示すよう
に、スイッチオフ動作においてＴＭ偏光とＴＥ偏光の出
力光強度は、実質的に等しいと共に、スイッチオン動作
においても、ＴＭ偏光とＴＥ偏光の出力光強度を実質的
に等しくすることができる。この場合、図１３の始点及
び図１４の（ａ）に示すように、ＴＭ偏光とＴＥ偏光の
それぞれの光路長差は、スイッチオフ動作において、そ
れぞれ負の値と、正の値と異なる符号であるが、その絶
対値は実質的に等しい。また、上述のように、このスイ
ッチオフ時の光路長差を所定の値に調整しておくことに
より、スイッチオン動作においては、図１３及び図１４
の（ｂ）に示すように、光路長差がλ／２となって出力
ポートが切り替わるスイッチング電力Ｐｓｗを各偏光に
ついて実質的に一致させることができる。なお、スイッ
チオフ時の各偏光の光路長差は、屈折率の温度変化が線
形である場合には、上記式（２７）及び式（２８）に規
定される値をとるのが好ましい。また、屈折率の温度変
化が線形でない場合には、屈折率の温度変化に応じて規
定される所定の値に調整するのが好ましい。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明に係る光導波
路型スイッチ装置によれば、スイッチオフ時において、
第1と第２の方向性結合器の間に位置する２本の光導波
路について、互いに実質的に直交する２つの偏光におけ
る光路長差の絶対値を実質的に等しく調整している。こ
れによって、スイッチオフ動作において、偏波依存性を
有しない出力光を得ることができると共に、スイッチオ
ン動作においては、スイッチング電力のずれを小さく
し、出力光における偏波依存性を低減できる。

【００６０】また、本発明に係る光導波路型スイッチ装
置によれば、２本の光導波路間について、光を入力させ
た光導波路を基準にして、上記２本の光導波路間でのＴ
Ｅ偏光の光路長差は正の値に調整されている。これによ
って、スイッチオン動作において、互いに実質的に直交
する２つの偏光におけるスイッチング電力のずれを小さ
くし、出力光の偏波依存性を低減できる。

【００６１】さらに、本発明に係る光導波路型スイッチ
装置によれば、２本の光導波路間について、光を入力さ
せた光導波路を基準にして、上記２本の光導波路間での
互いに実質的に直交する２つの偏光の光路長差は正の値
に調整されている。これによって、スイッチオン動作に
おいて、互いに実質的に直交する２つの偏光におけるス
イッチング電力のずれを小さくし、出力光の偏波依存性
を低減できる。

【００６２】またさらに、本発明に係る光導波路型スイ
ッチ装置によれば、２本の光導波路間について、光を入
力させた光導波路を基準にして、上記２本の光導波路間
での互いに実質的に直交する２つの偏光の光路長差は、
一方が正の値、他方が負の値に調整されている。これに
よって、スイッチオン動作において、互いに実質的に直
交する２つの偏光におけるスイッチング電力のずれを小
さくし、出力光の偏波依存性を低減できる。

【００６３】また、本発明に係る光導波路型スイッチ装
置によれば、スイッチオフ動作において、２本の光導波
路間について、互いに実質的に直交する２つの偏光の光
路長差は、伝搬する光の波長をλとしてλ／２の整数倍
となるように実質的に調整されている。これによって、
スイッチオフ動作において、偏波依存性を有しない出力
光を得られる。

【００６４】さらに、本発明に係る光導波路型スイッチ
装置によれば、スイッチオン動作において、２本の光導
波路間について、互いに実質的に直交する２つの偏光の
光路長差は、その絶対値を実質的に等しくなるように、
あらかじめスイッチオフ時に上記２つの偏光の光路長差
は調整されている。これによって、スイッチオン動作で
偏波依存性を有しない出力光が得られる。

【００６５】またさらに、本発明に係る光導波路型スイ
ッチ装置によれば、スイッチオン動作において、２本の
光導波路間について、互いに実質的に直交する２つの偏
光の光路長差は、伝搬する光の波長をλとしてλ／２の
整数倍となるように、あらかじめスイッチオフ時におけ
る各偏光の光路長差は調整されている。これによって、
スイッチオン動作において、偏波依存性を有しない出力
光を得られる。

【００６６】また、本発明に係る光導波路型スイッチ装
置によれば、２本の光導波路のうち少なくとも一方の光
導波路にあらかじめ複屈折を付与している。これによっ
て、互いに実質的に直交する２つの偏光の光路長差を調
整し、スイッチオフ動作及びスイッチオン動作での出力
光における偏波依存性を低減できる。

【００６７】さらに、本発明に係る光導波路型スイッチ
装置によれば、光導波路のコア部の断面を長方形状と
し、そのアスペクト比ａ／ｂを所定の値に調整して複屈
折を付与している。これによって、互いに実質的に直交
する２つの偏光の光路長差を簡易に調整でき、出力光の
偏波依存性を低減できる。

【００６８】またさらに、本発明に係る光導波路型スイ
ッチ装置によれば、応力を印加して複屈折を付与する応
力付与手段を備えている。これによって、互いに実質的
に直交する２つの偏光の光路長差を簡易に調整でき、出
力光の偏波依存性を低減できる。

【００６９】本発明に係る光導波路型スイッチ装置の製
造方法によれば、第1と第２の方向性結合器の間に位置
する２本の光導波路間において、互いに実質的に直交す
る２つの偏光についての光路長差を調整するステップを
含んでいる。これによって、この製造方法で得られる光
導波路型スイッチ装置におけるスイッチオフ動作及びス
イッチオン動作での出力光における偏波依存性を低減で
きる。

【００７０】また、本発明に係る光導波路型スイッチ装
置の製造方法によれば、第1と第２の方向性結合器の間
に位置する２本の光導波路の少なくとも一方の光導波路
に、あらかじめ紫外光を照射して、複屈折を付与し、互
いに実質的に直交する２つの偏光についての光路長差を
調整している。これによって、簡易に上記２つの偏光に
ついての光路長差を調整することができる。

【００７１】さらに、本発明に係る光導波路型スイッチ
装置の製造方法によれば、波長１００〜３８０ｎｍの紫
外光を用いているので、簡易に上記２つの偏光について
の光路長差を調整することができる。

【００７２】またさらに、本発明に係る光導波路型スイ
ッチ装置の製造方法によれば、光導波路のコア部の断面
を長方形状とし、そのアスペクト比ａ／ｂを適宜選択し
て複屈折を付与し、光路長差を調整している。これによ
って、２本の光導波路におけるコア部の断面のアスペク
ト比を適宜組み合わせることで、上記２つの偏光の光路
長差を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る光導波路型スイ
ッチ装置の平面図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係る光導波路型スイ
ッチ装置のヒータ電力と第２の出力ポート４での互いに
直交する２つの偏光についての出力光強度との関係を示
すグラフである。

【図３】本発明の実施の形態１に係る光導波路型スイ
ッチ装置の互いに直交する２つの偏光について、２本の
アーム導波路間における光路長差Δ（ｎ・Ｌ）とヒータ
電力との関係を示すグラフである。

【図４】本発明の実施の形態１に係る光導波路型スイ
ッチ装置の製造方法のうち、石英系光導波路の製造プロ
セスの各段階を説明する断面図である。

【図５】本発明の実施の形態１で用いるプラズマＣＶ
Ｄ装置の概略図である。

【図６】（ａ）は本発明の実施の形態１に係る光導波
路型スイッチ装置の製造方法において、第１のアーム導
波路に紫外光照射を行う箇所を示す平面図であり、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。

【図７】（ａ）は、本発明の実施の形態３に係る光導
波路型スイッチ装置の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の
Ｂ−Ｂ’線に沿った断面図である。

【図８】本発明の実施の形態３に係る光導波路型スイ
ッチ装置のヒータ電力と第２の出力ポート４での互いに
直交する２つの偏光についての出力光強度との関係を示
すグラフである。

【図９】本発明の実施の形態３に係る光導波路型スイ
ッチ装置の互いに直交する２つの偏光について、２本の
アーム導波路間における光路長差Δ（ｎ・Ｌ）とヒータ
電力との関係を示すグラフである。

【図１０】（ａ）は本発明の実施の形態４に係る光導
波路型スイッチ装置の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の
Ｃ−Ｃ’線に沿った断面図である。

【図１１】（ａ）は本発明の実施の形態５に係る光導
波路型スイッチ装置の製造方法において、第２のアーム
導波路に紫外光照射を行う箇所を示す平面図であり、
（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ’線に沿った断面図である。

【図１２】本発明の実施の形態５に係る光導波路型ス
イッチ装置の第２の出力ポート４での互いに直交する２
つの偏光についての出力光強度とヒータ電力との関係を
示すグラフである。

【図１３】本発明の実施の形態５に係る光導波路型ス
イッチ装置の互いに直交する２つの偏光について、２本
のアーム導波路間における光路長差Δ（ｎ・Ｌ）とヒー
タ電力との関係を示すグラフである。

【図１４】（ａ）は図１３のスイッチオフ時におい
て、互いに直交する２つの偏光についての２本のアーム
導波路間における光路長差の概念図であり、（ｂ）はス
イッチオン時において、互いに直交する２つの偏光につ
いての２本のアーム導波路間における光路長差の概念図
である。

【図１５】従来の光導波路型スイッチ装置の平面図で
ある。

【図１６】従来の光導波路型スイッチ装置のヒータ電
力と第２の出力ポート５４での出力光強度との関係を示
すグラフである。

【図１７】図１６の出力光強度に偏波依存性がある場
合におけるヒータ電力と第２の出力ポート５４での互い
に直交する２つの偏光についての出力光強度との関係を
示すグラフである。

【図１８】従来の光導波路型スイッチ装置の互いに直
交する２つの偏光について、２本のアーム導波路間にお
ける光路長差Δ（ｎ・Ｌ）とヒータ電力との関係を示す
グラフである。

【符号の説明】

１第１の入力ポート、２第２の入力ポート、３第
１の出力ポート、４第２の出力ポート、５第１の方
向性結合器（分岐部）、６第２の方向性結合器（合波
部）、７第１のアーム導波路、８第２のアーム導波
路、９ヒータ、１０光導波路型スイッチ装置、１１
基板、１２クラッド部、１２ａアンダークラッ
ド、１２ｂオーバクラッド、１３コア膜、１４ク
ロムマスク、１５、１５ａ、１５ｂコア部、２０紫
外光、２２紫外光照射部、２４応力、２６アモル
ファスシリコン膜、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、３６、３７原料容
器、３８酸素ガス供給ポート、３９、４０、４１、４
２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、５１第１
の入力ポート、５２第２の入力ポート、５３第１の出
力ポート、５４第２の出力ポート、５５第１の方向
性結合器（分波部）、５６第２の方向性結合器（合波
部）、５７第１のアーム導波路、５８第２のアーム導
波路、５９ヒータ、６０光導波路型スイッチ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松野繁東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者星崎潤一郎東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者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)発明者大平卓也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 KB04 NA01 PA00 RA08 TA22 2K002 AA02 AA04 AB04 BA13 CA15 DA07 DA08 EA04 EA05 FA05 GA01 HA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２本の光導波路の所定の２箇所を近接さ
せることによりそれぞれ形成された第１と第２の方向性
結合器と、前記第１と第２の方向性結合器との間に位置する２本の
光導波路のうち少なくとも一方の光導波路の温度を変化
させて、光を出力させる光導波路を一方から他方に切り
替える温度可変手段とを備え、前記光導波路を伝搬する互いに実質的に直交する２つの
偏光について、前記第１と第２の方向性結合器との間に
位置する前記２本の光導波路間における前記２つの偏光
の光路長差は、その絶対値が実質的に等しくなるように
調整されたことを特徴とする光導波路型スイッチ装置。
【請求項２】前記温度可変手段で前記光導波路の温度
を変化させる前において、前記光導波路を伝搬する互いに実質的に直交する２つの
偏光であるＴＭ偏光とＴＥ偏光のうちのＴＥ偏光につい
て、光を入力した光導波路を基準として、前記第１と第
２の方向性結合器との間に位置する前記２本の光導波路
間における前記ＴＥ偏光の光路長差は、正の値に調整さ
れたことを特徴とする請求項１に記載の光導波路型スイ
ッチ装置。
【請求項３】前記温度可変手段で前記光導波路の温度
を変化させる前において、前記光導波路を伝搬する互いに実質的に直交する２つの
偏光について、光を入力した光導波路を基準として、前
記第１と第２の方向性結合器との間に位置する前記２本
の光導波路間における前記２つの偏光の光路長差は、そ
れぞれ正の値に調整されたことを特徴とする請求項１又
は２に記載の光導波路型スイッチ装置。
【請求項４】前記温度可変手段で前記光導波路の温度
を変化させる前において、前記光導波路を伝搬する互いに実質的に直交する２つの
偏光について、光を入力した光導波路を基準として、前
記第１と第２の方向性結合器との間に位置する前記２本
の光導波路間における前記２つの偏光の光路長差は、一
方が正の値、他方が負の値にそれぞれ調整されたことを
特徴とする請求項１又は２に記載の光導波路型スイッチ
装置。
【請求項５】前記温度可変手段で前記光導波路の温度
を変化させる前において、前記第１と第２の方向性結合器との間に位置する前記２
本の光導波路間における前記２つの偏光の光路長差は、
伝搬する光の波長λについて、それぞれλ／２の整数倍
に実質的に等しくなるように調整されたことを特徴とす
る請求項１から４のいずれか一項に記載の光導波路型ス
イッチ装置。
【請求項６】前記温度可変手段で前記光導波路の温度
を変化させた後において、前記光導波路を伝搬する互いに実質的に直交する２つの
偏光について、前記第１と第２の方向性結合器との間に
位置する前記２本の光導波路間における前記２つの偏光
の光路長差は、その絶対値が実質的に等しくなるように
調整されたことを特徴とする請求項１から５のいずれか
一項に記載の光導波路型スイッチ装置。
【請求項７】前記温度可変手段で前記光導波路の温度
を変化させた後において、前記第１と第２の方向性結合器との間に位置する前記２
本の光導波路間における前記２つの偏光の光路長差は、
伝搬する光の波長λについて、それぞれλ／２の整数倍
に実質的に等しくなるように調整されたことを特徴とす
る請求項６に記載の光導波路型スイッチ装置。
【請求項８】前記第１と第２の方向性結合器との間に
位置する前記２本の光導波路のうち少なくとも一方の前
記光導波路にあらかじめ複屈折を付与し、互いに実質的
に直交する２つの偏光についての光路長差を調整したこ
とを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の
光導波路型スイッチ装置。
【請求項９】前記少なくとも一方の光導波路は、基板
上に形成された断面が長方形状のコア部と、該コア部の
周囲を囲むクラッド部とを備え、前記コア部の長方形状の断面における前記基板に垂直な
辺の長さａと、前記基板に平行な辺の長さｂとのアスペ
クト比ａ／ｂを所定の値になるように調整して複屈折を
前記光導波路に付与したことを特徴とする請求項８に記
載の光導波路型スイッチ装置。
【請求項１０】前記第１と第２の方向性結合器との間
に位置する前記２本の光導波路のうち少なくとも一方の
前記光導波路は、前記光導波路に応力を印加して複屈折
を付与する応力付与手段をさらに備えたことを特徴とす
る請求項８又は９に記載の光導波路型スイッチ装置。
【請求項１１】２本の光導波路の所定の２箇所を近接
させて第１と第２の方向性結合器を形成する工程と、前記第１と第２の方向性結合器との間に位置する２本の
光導波路のうち少なくとも一方の光導波路の温度を変化
させる温度可変手段を設ける工程とを含む光導波路型ス
イッチ装置の製造方法であって、前記第１と第２の方向性結合器との間に位置する２本の
光導波路間において、互いに実質的に直交する２つの偏
光についての光路長差をあらかじめ調整する工程をさら
に含むことを特徴とする光導波路型スイッチ装置の製造
方法。
【請求項１２】前記２つの偏光についての光路長差を
あらかじめ調整する工程は、前記２本の光導波路のうち少なくとも一方の光導波路に
あらかじめ紫外光を照射して複屈折を与え、前記２つの
偏光についての光路長差をあらかじめ調整することを特
徴とする請求項１１に記載の光導波路型スイッチ装置の
製造方法。
【請求項１３】前記紫外光の波長は、１００ｎｍ以
上、且つ、３８０ｎｍ以下の範囲内にあることを特徴と
する請求項１２記載の光導波路型スイッチ装置の製造方
法
【請求項１４】前記光導波路は、基板上に形成したコ
ア部と、該コア部の周囲を囲むクラッド部とを備え、前記２つの偏光についての光路長差をあらかじめ調整す
る工程は、前記コア部の断面を長方形状とし、前記コア
部の長方形状の断面における前記基板に垂直な辺の長さ
ａと、前記基板に平行な辺の長さｂとのアスペクト比ａ
／ｂを、前記２本の光導波路でそれぞれ互いに異なる値
に形成することを特徴とする請求項１１から１３のいず
れか一項に記載の光導波路型スイッチ装置の製造方法。