JP2003066254A

JP2003066254A - アレイ導波路回折格子型光合分波器およびその製造方法

Info

Publication number: JP2003066254A
Application number: JP2001256343A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Kashiwabara; 一久柏原; Kazutaka Nara; 一孝奈良; Kanji Tanaka; 完二田中
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2003-03-05
Anticipated expiration: 2021-08-27
Also published as: DE10239231A1; JP4477263B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光透過中心波長を温度に依存せず設定波長に
できるアレイ導波路回折格子型光合分波器を提供する。【解決手段】光入力導波路２と、第１のスラブ導波路
３と、複数のチャンネル導波路４ａを並設してなるアレ
イ導波路４と、第２のスラブ導波路５と、複数の光出力
導波路６とを順に接続してなる導波路形成領域１０を基
板１上に形成する。第１のスラブ導波路３を通る光の経
路と交わる交差分離面８で第１のスラブ導波路３を分離
する。分離スラブ導波路３ａ側の導波路形成領域１０ａ
を分離スラブ導波路３ｂ側の導波路形成領域１０ｂに対
して矢印Ｃ，Ｃ’方向にスライド移動させるスライド移
動部材１７を、設定温度における光透過中心波長の設定
波長からのずれ量をほぼ補償する分だけ前記設定温度か
らずらした温度で、導波路形成領域１０ａと導波路形成
領域１０ｂを跨る態様で固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば波長多重光
通信において光合分波器として用いられるアレイ導波路
回折格子型光合分波器およびその製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【背景技術】近年、光通信においては、その伝送容量を
飛躍的に増加させる方法として、光波長多重通信の研究
開発が盛んに行なわれ、実用化が進みつつある。光波長
多重通信は、例えば互いに異なる波長を有する複数の光
を多重して伝送させるものであり、このような光波長多
重通信のシステムにおいては、伝送される多重光から、
光受信側で波長ごとの光を取り出すために、予め定めら
れた波長の光のみを透過する光透過デバイス等を、シス
テム内に設けることが不可欠である。

【０００３】光透過デバイスの一例として、図１２に示
すようなアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ；Ａｒｒａｙｅ
ｄＷａｖｅｇｕｉｄｅＧｒａｔｉｎｇ）がある。こ
のアレイ導波路回折格子は、通常、同図に示すような平
板光導波路回路（ＰＬＣ；ＰｌａｎａｒＬｉｇｈｔｗ
ａｖｅＣｉｒｃｕｉｔ）チップとして形成されるもの
であり、以下、このようなチップ構成をアレイ導波路回
折格子チップと呼ぶ。

【０００４】アレイ導波路回折格子チップは、例えばシ
リコンなどの基板１上に石英系ガラスの導波路形成領域
１０を形成することにより得られる。アレイ導波路回折
格子の導波路構成は、１本以上の光入力導波路２と、該
光入力導波路２の出射側に接続された第１のスラブ導波
路３と、該第１のスラブ導波路３の出射側に接続された
アレイ導波路４と、該アレイ導波路４の出射側に接続さ
れた第２のスラブ導波路５と、該第２のスラブ導波路５
の出射側に複数並設接続された光出力導波路６とを有し
ている。

【０００５】前記アレイ導波路４は、第１のスラブ導波
路３から導出された光を伝搬するものであり、複数のチ
ャンネル導波路４ａを並設して形成されており、隣り合
うチャンネル導波路４ａの長さは互いに設定量（ΔＬ）
異なっている。

【０００６】なお、光出力導波路６は、例えばアレイ導
波路回折格子によって分波あるいは合波される互いに異
なる波長の信号光の数に対応させて設けられるものであ
り、アレイ導波路４を構成するチャンネル導波路４ａ
は、通常、例えば１００本といったように多数設けられ
るが、同図においては、図の簡略化のために、これらの
チャンネル導波路４ａ、光出力導波路６および光入力導
波路２の各々の本数を簡略的に示してある。

【０００７】光入力導波路２には、例えば送信側の光フ
ァイバ（図示せず）が接続されて、波長多重光が導入さ
れるようになっており、光入力導波路２を通って第１の
スラブ導波路３に導入された光は、その回折効果によっ
て広がってアレイ導波路４に入射し、アレイ導波路４を
伝搬する。

【０００８】このアレイ導波路４を伝搬した光は、第２
のスラブ導波路５に達し、さらに、光出力導波路６に集
光されて出力されるが、アレイ導波路４の全てのチャン
ネル導波路４ａの長さが互いに異なることから、アレイ
導波路４を伝搬した後に個々の光の位相にずれが生じ、
このずれ量に応じて集束光の波面が傾き、この傾き角度
により集光する位置が決まる。

【０００９】そのため、波長の異なった光の集光位置は
互いに異なることになり、その位置に光出力導波路６を
形成することによって、波長の異なった光を各波長ごと
に異なる光出力導波路６から出力できる。

【００１０】すなわち、アレイ導波路回折格子は、光入
力導波路２から入力される互いに異なる複数の波長をも
った多重光から１つ以上の波長の光を分波して各光出力
導波路６から出力する光分波機能を有しており、分波さ
れる光の中心波長は、アレイ導波路４の隣り合うチャン
ネル導波路４ａの長さの差（ΔＬ）及びチャンネル導波
路４ａの実効屈折率（等価屈折率）ｎ_ｃに比例する。

【００１１】アレイ導波路回折格子は、上記のような特
性を有するために、アレイ導波路回折格子を波長多重伝
送に適用する光分波用の光透過デバイスとして用いるこ
とができる。例えば図１２に示すように、１本の光入力
導波路２から波長λ１，λ２，λ３，・・・λｎ（ｎは
２以上の整数）の波長多重光を入力させると、これらの
各波長の光は、第１のスラブ導波路３で広げられ、アレ
イ導波路４に到達し、第２のスラブ導波路５を通って、
前記の如く、波長によって異なる位置に集光され、互い
に異なる光出力導波路６に入射し、それぞれの光出力導
波路６を通って、光出力導波路６の出射端から出力され
る。

【００１２】そして、各光出力導波路６の出射端に光出
力用の光ファイバ（図示せず）を接続することにより、
この光ファイバを介して、前記各波長の光が取り出され
る。なお、各光出力導波路６や前述の光入力導波路２に
光ファイバを接続するときには、例えば光ファイバの接
続端面を１次元アレイ状に配列固定した光ファイバアレ
イを用意し、この光ファイバアレイを光出力導波路６や
光入力導波路２の接続端面側に固定して光ファイバと光
出力導波路６及び光入力導波路２を接続する。

【００１３】上記アレイ導波路回折格子において、各光
出力導波路６から出力される光の光透過特性（アレイ導
波路回折格子の透過光強度の波長特性）は、各光透過中
心波長（例えばλ１，λ２，λ３，・・・λｎ）を中心
とし、それぞれの対応する光透過中心波長から波長がず
れるにしたがって光透過率が小さくなる光透過特性を示
す。

【００１４】上記各光透過中心波長λ_０は、アレイ導波
路４の等価屈折率ｎ_ｃと、隣り合うチャンネル導波路４
ａの長さの差ΔＬと、回折次数ｍとにより決定され、次
式（１）により示されるものである。したがって、１つ
の光出力導波路６について、前記光透過特性を示す波長
は１つとは限らず、設定される回折次数によって複数の
中心波長が存在しうる。この光透過中心波長λ_０を中心
に、ある波長間隔Δλ（ｎｍ）の複数の光信号を分波す
ることができるため、以下の議論ではλ_０のみを考慮す
ればよい。

【００１５】λ_０＝ｎ_ｃΔＬ／ｍ・・・・・（１）

【００１６】また、アレイ導波路回折格子は、光回路の
相反性（可逆性）の原理を利用しているため、光分波器
としての機能と共に、光合波器としての機能も有してい
る。すなわち、図１２とは逆に、各光出力導波路６から
互いに波長が異なる複数の光を入射させると、これらの
光は、上記と逆の伝搬経路を通り、アレイ導波路４と第
１のスラブ導波路３とによって合波され、１本の光入力
導波路２から出射される。

【００１７】このようなアレイ導波路回折格子において
は、前記の如く、回折格子の波長分解能が回折格子を構
成するアレイ導波路４の各チャンネル導波路４ａの長さ
の差（ΔＬ）に比例するために、ΔＬを大きく設計する
ことにより、従来の回折格子では実現できなかった波長
間隔の狭い波長多重光の光合分波が可能となり、高密度
の光波長多重通信の実現に必要とされている、複数の信
号光の光合分波機能、すなわち、波長間隔が１ｎｍ以下
の複数の光信号を分波または合波する機能を果たすこと
ができる。

【００１８】上記機能を有するアレイ導波路回折格子チ
ップを作製するときには、例えば、まず、火炎加水分解
堆積法を用いて、シリコン基板上に下部クラッド膜、コ
ア膜を順に形成し、フォトリソグラフィーと反応性イオ
ンエッチング法を用い、コア膜にアレイ導波路回折格子
パターンを転写する。その後、再度、火炎加水分解堆積
法を用いて上部クラッド膜を形成する。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記アレイ
導波路回折格子チップは、予め定めた設定温度での光透
過中心波長が設定波長となるように設計され、製造され
るが、アレイ導波路回折格子チップの作製プロセスにお
いて、コアの屈折率、幅等がばらつくため、光透過中心
波長がばらついて歩留まりが悪化するといった問題があ
った。

【００２０】例えば波長１．５５μｍ帯において１００
ＧＨｚの波長間隔（波長換算で約０．８ｎｍ）で光合分
波するアレイ導波路回折格子チップについて考えると、
波長多重伝送システム側からは、例えば設定波長におけ
る波長精度が、設計波長±０．０５ｎｍ以内となるよう
に要求されているが、この要求を満足できるアレイ導波
路回折格子チップの作製歩留まりを向上させることは難
しかった。

【００２１】また、元来、石英系ガラス材料を主とする
ために、この石英系ガラス材料の温度依存性に起因して
アレイ導波路回折格子の前記光透過中心波長が温度に依
存してシフトする。この温度依存性は、例えば従来の一
般的な設計値を用いて構成したアレイ導波路回折格子に
おいて、アレイ導波路回折格子の温度変化が５０℃以上
になったときに前記光透過中心波長のシフト量が０．５
ｎｍ以上になってしまうほど大きいものであり、この値
は、１ｎｍ以下の非常に狭い間隔で波長を分波または合
波するアレイ導波路回折格子にとって致命的な値であ
る。

【００２２】そこで、上記光透過中心波長の温度依存性
を抑制することができるアレイ導波路回折格子型光合分
波器が提案されたが、本発明者は、上記アレイ導波路回
折格子チップの作製プロセスに伴う、コアの屈折率、幅
等の誤差による光透過中心波長ずれの問題を解消しない
限り、せっかく光透過中心波長の温度依存性を抑制して
も、波長多重用として好適なアレイ導波路回折格子の実
現が難しいと考えた。

【００２３】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的は、たとえアレイ導波路回折格
子型光合分波器の作製プロセスによってコアの屈折率、
幅等の誤差が生じたとしても、光透過中心波長を温度に
依らずほぼ設定波長にすることができるアレイ導波路回
折格子型光合分波器およびその製造方法を提供すること
にある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成をもって課題を解決するた
めの手段としている。すなわち、第１の発明のアレイ導
波路回折格子型光合分波器の製造方法は、１本以上の光
入力導波路と、該光入力導波路の出射側に接続された第
１のスラブ導波路と、該第１のスラブ導波路の出射側に
接続され、互いに設定量異なる長さの複数並設されたチ
ャネル導波路から成るアレイ導波路と、該アレイ導波路
の出射側に接続された第２のスラブ導波路と、該第２の
スラブ導波路の出射側に複数並設接続された光出力導波
路とを備えた導波路形成領域を有するアレイ導波路回折
格子を用意し、前記第１のスラブ導波路と第２のスラブ
導波路の少なくとも一方をスラブ導波路を通る光の経路
と交わる交差面で分離してその分離面によって前記導波
路形成領域を一方側の分離スラブ導波路を含む第１の導
波路形成領域と他方側の分離スラブ導波路を含む第２の
導波路形成領域に分離する工程と、前記第１と第２の導
波路形成領域の少なくとも一方側を前記分離面に沿って
移動させるスライド移動部材を用意して、設定温度にお
ける光透過中心波長の設定波長からのずれ量をほぼ補償
する分だけ前記設定温度からずらした温度で、前記スラ
イド移動部材を前記第１と第２の導波路形成領域に跨る
態様で固定する工程とを有する構成をもって課題を解決
する手段としている。

【００２５】また、第２の発明のアレイ導波路回折格子
型光合分波器の製造方法は、１本以上の光入力導波路
と、該光入力導波路の出射側に接続された第１のスラブ
導波路と、該第１のスラブ導波路の出射側に接続され、
互いに設定量異なる長さの複数並設されたチャネル導波
路から成るアレイ導波路と、該アレイ導波路の出射側に
接続された第２のスラブ導波路と、該第２のスラブ導波
路の出射側に複数並設接続された光出力導波路とを備え
た導波路形成領域を有するアレイ導波路回折格子をベー
ス上に設け、前記アレイ導波路回折格子の前記第１のス
ラブ導波路と第２のスラブ導波路の少なくとも一方をス
ラブ導波路を通る光の経路と交わる交差面で分離してそ
の分離面によって前記導波路形成領域を一方側の分離ス
ラブ導波路を含む第１の導波路形成領域と他方側の分離
スラブ導波路を含む第２の導波路形成領域に分離する工
程と、前記第１と第２の導波路形成領域の少なくとも一
方側を前記分離面に沿って移動させる機能を備えたスラ
イド移動部材を用意して、前記アレイ導波路回折格子の
設定温度における光透過中心波長の設定波長からのずれ
量をほぼ補償する分だけ前記設定温度からずらした温度
で、前記スライド移動部材を前記第１と第２の導波路形
成領域の少なくとも一方と前記ベースとにそれぞれ跨る
態様で固定する工程を有する構成をもって課題を解決す
る手段としている。

【００２６】さらに、第３の発明のアレイ導波路回折格
子型光合分波器は、上記第１または第２の発明の製造方
法により製造されている構成をもって課題を解決する手
段としている。

【００２７】本発明のアレイ導波路回折格子型光合分波
器の製造方法は、第１と第２の少なくとも一方のスラブ
導波路を、スラブ導波路を通る光の経路と交わる交差面
によって分離し、一方側の分離スラブ導波路を含む第１
の導波路形成領域と、他方側の分離スラブ導波路を含む
第２の導波路形成領域に分離する工程と、前記第１と第
２の導波路形成領域の少なくとも一方側をその分離面に
沿って移動させる機能を備えたスライド移動部材を固定
する工程を有するものである。

【００２８】なお、スライド移動部材の固定は、第１の
発明においては、第１と第２の導波路形成領域に跨る態
様で行なわれ、第２の発明においては、第１と第２の導
波路形成領域の少なくとも一方と前記ベースとにそれぞ
れ跨る態様で行なわれる。

【００２９】本発明において、上記スライド移動部材の
固定は、アレイ導波路回折格子の設定温度における光透
過中心波長の設定波長からのずれ量を補償する分だけ前
記設定温度からずらした温度で行なわれるので、設定温
度において光透過中心波長を設定波長にすることができ
る。

【００３０】また、本発明においては、スライド移動部
材の長さ等を自在に設定し、このスライド移動部材によ
って、例えば温度に依存して第１の導波路形成領域と第
２の導波路形成領域の相対位置を変化させることによ
り、光透過中心波長の温度依存性を抑制することが可能
である。

【００３１】したがって、本発明のアレイ導波路回折格
子型光合分波器は、温度によらず、光透過中心波長が設
定波長と一致するアレイ導波路回折格子型光合分波器と
なる。また、本発明のアレイ導波路回折格子型光合分波
器は、構成が簡単なので、製造が容易で、製造歩留まり
の向上およびコスト低減が可能な小型のアレイ導波路回
折格子型光合分波器の実現が可能となる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明におい
て、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重
複説明は省略する。図１には、本発明に係るアレイ導波
路回折格子型光合分波器の第１実施形態例の概略図が示
されている。なお、同図の（ａ）には本実施形態例の光
合分波器の平面図が、同図の（ｂ）には、同図の（ａ）
の紙面に向かって右側から見た側面図がそれぞれ示され
ている。

【００３３】これらの図に示すように、本実施形態例
は、図１２に示した構成のアレイ導波路回折格子の第１
のスラブ導波路３を、第１のスラブ導波路３を通る光の
経路と交わる交差分離面８によって分離している。交差
分離面８は導波路形成領域１０の一端側（図の上端側）
から導波路形成領域の途中部にかけて設けられており、
この交差分離面８に連通させて、第１のスラブ導波路３
と交差しない非交差分離面１８が形成されている。非交
差分離面１８は交差分離面８と直交して設けられてい
る。なお、非交差分離面１８は交差分離面８と直交しな
くてもよく、同図は直交している態様を記載している。

【００３４】そして、本実施形態例では、交差分離面８
と非交差分離面１８とによって、導波路形成領域１０
を、一方側の分離スラブ導波路３ａを含む第１の導波路
形成領域１０ａと、他方側の分離スラブ導波路３ｂを含
む第２の導波路形成領域１０ｂとに分離している。

【００３５】前記第１の導波路形成領域１０ａと第２の
導波路形成領域１０ｂとに跨る態様で、導波路形成領域
１０よりも熱膨張係数が大きいスライド移動部材１７が
設けられている。本実施形態例は、このスライド移動部
材１７により、温度に依存して、第１の導波路形成領域
１０ａを第２の導波路形成領域１０ｂに対して、交差分
離面８に沿ってスライド移動させる構成と成している。

【００３６】また、本実施形態例では、スライド移動部
材１７を導波路形成領域１０ａ，１０ｂの表面上に、導
波路形成領域１０ａと導波路形成領域１０ｂに跨る態様
で設けることにより、前記導波路形成領域１０ａのスラ
イド移動時に、導波路形成領域１０ａが前記ベース９に
対して上方側（ＸＹ平面に垂直なＺ軸方向）に変位する
ことを抑制している。

【００３７】スライド移動部材１７は、例えば熱膨張係
数が１．６５×１０^−５（１／Ｋ）の銅板により形成さ
れている。スライド移動部材１７の下側には、破線の斜
線で示す固定用部位２９に、スライド移動部材１７を嵌
合する嵌合溝３０が設けられている。スライド移動部材
１７には嵌合溝３０に嵌合する脚部が形成され、この脚
部が嵌合溝３０に嵌合され、接着剤により固定されてい
る。

【００３８】なお、上記第１の導波路形成領域１０ａと
第２の導波路形成領域１０ｂは分離されたため間隔を介
して配置されており、例えば、同図に示すＡ部の間隔
（非交差分離面１８同士の間隔）は１００μｍ程度であ
り、同図に示すＢ部の間隔（交差分離面８同士の間隔）
は２５μｍ程度である。

【００３９】また、本実施形態例においては、ベース９
が基板１の下側に設けられており、このベース９の周囲
からそれぞれ外側に張り出した取り付け部に穴部１５が
形成されている。この穴部１５に嵌合される止め具（ね
じなど）により、導波路形成領域１０および基板１を有
するチップが、図示されていない収容パッケージ（アレ
イ導波路回折格子チップの保護パッケージ）に固定され
る構成と成している。また、第２の導波路形成領域１０
ｂは、把持部材としてのクリップ１９ａにより、２ヶ所
の位置でベース９に把持固定されている。

【００４０】さらに、本実施形態例では、第１の導波路
形成領域１０ａと第２の導波路形成領域１０ｂの境界領
域の一部（図１の上部側）に、第１と第２の導波路形成
領域１０ａ，１０ｂが基板１の面に垂直な方向に位置ず
れすることを抑制する位置ずれ抑制部材としてのシリコ
ン板３５が設けられている。このシリコン板３５は平坦
な面を有する板状部材により形成されており、シリコン
板３５は前記平坦な面を基板１の裏面側に当接させて設
けられ、クリップ１９ｂにより把持されている。なお、
クリップ１９ｂやシリコン板３５は省略してもよい。

【００４１】本実施形態例において、、クリップ１９ｂ
による把持は、前記第１の導波路形成領域１０ａの交差
分離面８に沿ったスライド移動を妨げるものではなく、
第１の導波路形成領域１０ａは、スライド移動部材１７
によって、第２の導波路形成領域１０ｂに対して交差分
離面８に沿ってスライド移動可能なようにクリップ１９
ｂにより把持されている。

【００４２】また、本実施形態例において、図１に示す
Ｊの長さは２０ｍｍ、Ｅの長さは６０ｍｍ、Ｑの長さは
５ｍｍ、Ｆの厚みは１ｍｍである。

【００４３】さらに、本実施形態例のアレイ導波路回折
格子型光合分波器は、１００ＧＨｚの波長間隔で１６波
の光合波および光分波ができるアレイ導波路回折格子型
光合分波器である。

【００４４】さらに、本実施形態例では、導波路形成領
域１０の上部クラッドにドープするＢ_２Ｏ_３とＰ_２Ｏ_５
の量を従来のアレイ導波路回折格子におけるドープ量に
比べて大きくしている。光導波回路チップ２５は前記規
格化組成を３３とし、それにより、導波路形成領域１０
（上部クラッドとコアと下部クラッド）に発生する複屈
折の値Ｂを、｜Ｂ｜≦５．３４×１０^−５としている。

【００４５】この構成により、本実施形態例は、半波長
板を設けなくても偏波依存性損失を抑制できる、いわゆ
る偏波無依存型のアレイ導波路回折格子型光合分波器と
成している。

【００４６】また、本実施形態例において、前記交差分
離面８同士の間隔には、導波路形成領域１０と屈折率整
合性を有するマッチングオイルを設けており、さらに、
本実施形態例では、アレイ導波路回折格子を収容する収
容パッケージには、マッチングオイルを充填している。
なお、収容パッケージ内にマッチングオイルを充填しな
い場合は、前記交差分離面８同士の間隔に粘度の高いマ
ッチンググリスを設けるとよい。

【００４７】本実施形態例は以上のように構成されてお
り、以下、本実施形態例の作製方法について、その具体
例を述べる。まず、図２の（ａ）に示すような、従来の
アレイ導波路回折格子と同様の構成のアレイ導波路回折
格子チップを１つ以上用意する。そして、それぞれのア
レイ導波路回折格子チップについて、設定温度（例えば
３５℃）における光透過中心波長を測定し、設定波長か
らのずれ量を記録しておく。

【００４８】次に、以下に述べる工程を、それぞれのア
レイ導波路回折格子チップについて行なう。まず、同図
の（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィとドライエ
ッチングで嵌合溝３０を加工する。嵌合溝３０の深さは
例えば約４０μｍとする。また、嵌合溝３０の形成位置
は、アレイ導波路回折格子チップの温度依存性を補償で
きる位置とした。

【００４９】つまり、本実施形態例のアレイ導波路回折
格子において、分離スラブ導波路３ａが図１の矢印Ｃ方
向に移動するとき、その移動量を＋ｄｘとすると、＋ｄ
ｘに対して光透過中心波長はｄλだけ短波長側にリニア
に変化するので、実験的に求めたアレイ導波路回折格子
チップそのものの光透過中心波長の温度依存性０．０１
１ｎｍ／℃をキャンセルできる熱膨張量になるように、
図１に示す長さＪ（嵌合溝３０の間隔）を設計した。

【００５０】本実施形態例では、上記Ｊを計算により求
め、その、計算値Ｊ_ｃに基づき、実際のＪ（図１に示す
Ｊ）の長さを上記計算値Ｊ_ｃ（この場合は、１７ｍｍ）
としてアレイ導波路回折格子型光合分波器を製造した場
合と、計算値Ｊ_ｃ＋５ｍｍ（２２ｍｍ）としてアレイ導
波路回折格子型光合分波器を製造した場合と、計算値Ｊ
_ｃ−５ｍｍ（１２ｍｍ）としてアレイ導波路回折格子型
光合分波器を製造した場合とで、光透過中心波長の温度
依存性が５℃〜７５℃の温度範囲内でどのような特性に
なるかをそれぞれ実験により求めた。

【００５１】そして、上記検討により求めた、Ｊの長さ
と光透過中心波長の温度依存性との関係データから、光
透過中心波長の温度依存係数をほぼ０とするためには、
Ｊの長さを２０ｍｍとすればよいことが分かったので、
Ｊの長さが２０ｍｍとなるように、スライド移動部材１
７の長さおよび、嵌合溝３０の形成部の配設位置を決定
し、アレイ導波路回折格子を製造した。

【００５２】次に、図３の（ａ）に示すように、導波路
形成領域１０を第１の導波路形成領域１０ａと第２の導
波路形成領域１０ｂに分離するための、前記交差分離面
８を含む分離面（本実施形態例では交差分離面８と非交
差分離面１８）形成用の分離線８０を予め定める。

【００５３】そして、非交差分離面１８を形成してアレ
イ導波路回折格子チップを切断する工程と、同図の
（ｂ）に示すように、アレイ導波路回折格子チップの裏
面側に、前記分離線８０に沿って溝３８を形成する工程
とを行なう。

【００５４】なお、非交差分離面１８は、アレイ導波路
回折格子チップをダイシングソー（ダイサー）等により
切断して形成し、その幅は例えば約１００μｍとする。
また、アレイ導波路回折格子チップの交差分離面８の裏
面側への分離線８０に沿った溝３８は、幅が約３００μ
ｍ、深さが約０．７ｍｍの溝とする。

【００５５】その後、図４の（ａ）に示すように、アレ
イ導波路回折格子チップの裏面側を仮固定部３２で平坦
な平板状ガラスの仮固定板４９に仮固定する。なお、仮
固定部３２には、例えば接着剤としてセメダインハイス
ーパー５（商品名）を適用し、後で剥離できるように、
○状に数箇所に接着剤を設けて、アレイ導波路回折格子
チップと仮固定板４９を仮固定する。

【００５６】上記アレイ導波路回折格子チップの仮固定
板４９への仮固定の後、図４の（ｂ）、（ｃ）に示すよ
うに、前記交差分離面８の分離線８０に沿ってアレイ導
波路回折格子の表面側に幅約２０μｍの溝３７を形成
し、同図の（ｃ）に示すように、アレイ導波路回折格子
の裏面側から形成したした溝３８と合わせて交差分離面
８とする。

【００５７】その後、図５の（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、銅板のスライド移動部材１７の脚部を嵌合溝３０に
嵌合し、エポキシ系熱硬化性接着剤等の接着剤を用いて
スライド移動部材１７を導波路形成領域１０の嵌合溝３
０に溝固定する。

【００５８】ここで、本実施形態例では、アレイ導波路
回折格子の設定温度における光透過中心波長の設定波長
からのずれ量をほぼ補償する分だけ前記設定温度からず
らした温度で、前記スライド移動部材１７を前記第１と
第２の導波路形成領域１０ａ，１０ｂに跨る態様で固定
する。

【００５９】つまり、スライド移動部材１７の固定に際
し、設定温度（ここでは３５℃）における設計光透過中
心波長をλ_ｄとし、導波路形成領域１０を第１と第２の
導波路形成領域１０ａ，１０ｂに分離する前に設定温度
において測定した光透過中心波長（測定光透過中心波
長）をλ_ｍとすると、（λ_ｄ−λ_ｍ）＝０．０１１×Δ
ｔとなる温度が、アレイ導波路回折格子の設定温度にお
ける光透過中心波長の設定波長からのずれ量を補償する
分の温度となる。この温度だけ、設定温度からずらした
温度でスライド移動部材１７をアレイ導波路回折格子に
固定すれば、光透過中心波長を設定波長にすることがで
きる。

【００６０】なお、ここでは、室温でアレイ導波路回折
格子チップの光透過中心波長を測定し、光透過中心波長
の温度依存性０．０１１ｎｍ／℃を使って３５℃に換算
したものを、測定光透過中心波長λ_ｍとした。

【００６１】そこで、設定温度における光透過中心波長
が設定波長から０．０５ｎｍ以上短波長側にずれたアレ
イ導波路回折格子チップは、設定温度よりも高い温度
（ここでは４５℃）で接着剤の硬化を行ない、スライド
移動部材１７を嵌合溝３０に固定し、前記設定温度にお
ける光透過中心波長が設定波長から０．０５ｎｍ以上長
波長側にずれたアレイ導波路回折格子チップは、設定温
度よりも低い温度（ここでは２５℃）で接着剤の硬化を
行ない、スライド移動部材１７を嵌合溝３０に固定し
た。

【００６２】その後、上記構成の、仮固定板４９に仮固
定したアレイ導波路回折格子チップをアセトン中に入れ
て、図５の（ｃ）に示すように、仮固定板４９から剥離
し、前記交差分離面８及び非交差分離面１８によって第
１の導波路形成領域１０ａと第２の導波路形成領域１０
ｂに分離する。

【００６３】その後、アレイ導波路回折格子に接続する
光ファイバアレイ２１，２２などに設けた光ファイバ２
３，２４とアレイ導波路回折格子の光入力導波路２およ
び光出力導波路６をそれぞれ調心し、ボンディングす
る。

【００６４】そして、本実施形態例では、導波路形成領
域１０ｂおよびその下の基板１をクリップ１９ａによっ
てベース９に固定し、第１の導波路形成領域１０ａと第
２の導波路形成領域１０ｂの境界領域の裏面側（基板１
の裏面）にシリコン板３５を当接配置してクリップ１９
ｂによりスライド移動可能なように設置する。なお、シ
リコン板３５は導波路形成領域１０の裏面側に設けても
導波路形成領域１０の表面側に設けてもよい。

【００６５】そして、アレイ導波路回折格子チップを収
容パッケージ（図示せず）に収容し、ベース９の穴部１
５を利用してアレイ導波路回折格子を上記収容パッケー
ジに固定する。その後、収容パッケージ１６にマッチン
グオイルを充填し、収容パッケージ内を密封する。

【００６６】本実施形態例によれば、上記のように、導
波路形成領域１０を第１と第２の導波路形成領域１０
ａ，１０ｂに分離し、第１の導波路形成領域１０ａ側を
その分離面に沿って移動させる機能を備えたスライド移
動部材１７を、アレイ導波路回折格子の設定温度におけ
る光透過中心波長の設定波長からのずれ量を補償する分
だけ前記設定温度からずらした温度で固定するので、設
定温度において光透過中心波長を設定波長にすることが
できる。

【００６７】図６の（ａ）には、本実施形態例のアレイ
導波路回折格子型光合分波器を１０個作製し、それぞれ
のアレイ導波路回折格子型光合分波器における光透過中
心波長の設定波長からのずれを求めた結果が示されてい
る。

【００６８】この図から明らかなように、本実施形態例
においては、スライド移動部材１７の固定温度を設定温
度における光透過中心波長の設定波長からのずれ量をほ
ぼ補償する分だけ前記設定温度からずらした温度とする
ことにより、アレイ導波路回折格子の作製誤差等に伴う
光透過中心波長ずれを設定温度において補償することが
でき、光透過中心波長の設定波長からのずれが小さいア
レイ導波路回折格子型光合分波器となった。

【００６９】なお、本発明者は、比較例として、図２か
ら図４に示した工程の後、前記スライド移動部材１７
を、前記第１と第２の導波路形成領域１０ａ，１０ｂに
跨る態様にて、設定温度で固定したアレイ導波路回折格
子型光合分波器を１０個作製した。つまり、これらの比
較例のアレイ導波路回折格子型光合分波器は、スライド
移動部材１７の固定温度を、アレイ導波路回折格子毎に
ずらすことなく全て同じ設定温度で固定して形成したア
レイ導波路回折格子型光合分波器である。

【００７０】図６の（ｂ）には、この比較例の１０個の
アレイ導波路回折格子型光合分波器において、光透過中
心波長の設定波長からのずれを求めた結果が示されてい
る。この図から明らかなように、比較例においては、設
定温度おける測定光透過中心波長が設定波長とほぼ一致
していないアレイ導波路回折格子型光合分波器が多かっ
た。それに対し、図６の（ａ）に示したように、本実施
形態例は、設定温度において光透過中心波長が設定波長
とほぼ一致し、歩留まりの向上を図ることができた。

【００７１】また、本実施形態例によれば、スライド移
動部材１７によって、第１の導波路形成領域１０ａを交
差分離面８に沿って移動することにより、アレイ導波路
回折格子の各光透過中心波長の温度依存性を補償するこ
とができる。しかも、本実施形態例は、装置構成が簡単
であり、装置の低コスト化および製造歩留まりの向上を
図ることができる。

【００７２】また、本実施形態例によれば、上記製造方
法を適用し、導波路形成領域１０を第１の導波路形成領
域１０ａと第２の導波路形成領域１０ｂに分離する分離
線８０を予め定め、スライド移動部材１７を第１と第２
の導波路形成領域１０ａ，１０ｂに跨る態様で固定した
後、前記分離線８０に沿って分離することにより導波路
形成領域１０を第１の導波路形成領域１０ａと第２の導
波路形成領域１０ｂとに、仮固定板４９から剥離するこ
とにより分離するので、第１と第２の導波路形成領域１
０ａ，１０ｂのＹ方向の相対位置が分離前後で変わるこ
とがない。

【００７３】したがって、本実施形態例によれば、アレ
イ導波路回折格子チップの分離前と同様の光透過特性を
維持することでき、挿入損失を小さくすることができ
る。

【００７４】さらに、本実施形態例では、第２の導波路
形成領域１０ｂおよびその下の基板１をクリップ１９
ａ，１９ｂで把持しているために、第２の導波路形成領
域１０ｂ側がベース９の熱膨張の影響を受け難く、導波
路形成領域１０ａ側を導波路形成領域１０ｂ側に対して
より一層正確にスライド移動させて、上記アレイ導波路
回折格子の各光透過中心波長の温度依存性を解消するこ
とができる。

【００７５】さらに、本実施形態例では、交差分離面８
同士の間隔にマッチングオイルを設け、アレイ導波路回
折格子を、マッチングオイルが充填された収容パッケー
ジ１６内に収容しているために、前記の如く、高温多湿
の条件下でも損失の増加を抑制できる優れた光合分波器
とすることができるし、例えば耐湿特性が弱いアレイ導
波路回折格子に対しても吸湿によるアレイ導波路回折格
子のクラック発生も確実に防止できる。

【００７６】図７には、本発明に係るアレイ導波路回折
格子型光合分波器の第２実施形態例の要部構成が示され
ている。本第２実施形態例は上記第１実施形態例とほぼ
同様に構成されており、本第２実施形態例が上記第１実
施形態例と異なる特徴的なことは、非交差分離面１８を
形成せずに交差分離面８によって導波路形成領域を第１
の導波路形成領域１０ａと第２の導波路形成領域１０ｂ
とに分離していることと、スライド移動部材１７を第１
と第２の導波路形成領域１０ａ，１０ｂの境界領域の表
面側に設けたことである。

【００７７】なお、同図には示されていないが、本実施
形態例においても、ベース９が設けられ、第２の導波路
形成領域１０ｂ側はクリップ１９ａによってベースに固
定されている。

【００７８】本第２実施形態例のアレイ導波路回折格子
型光合分波器を製造するときには、図８の（ａ）に示す
ように、前記分離線８０の設定と嵌合溝３０の形成を行
なう。その後、同図の（ｂ）に示すように導波路形成領
域１０に幅約２０μｍ、深さ約０．２ｍｍの溝３７を形
成し、同図の（ｃ）に示すように嵌合溝３０にスライド
移動部材１７の脚部を嵌合し、固定する。

【００７９】このスライド移動部材１７の固定の際、設
定温度における光透過中心波長の設定波長からのずれ量
をほぼ補償する分だけ前記設定温度からずらした温度
で、スライド移動部材１７を第１と第２の導波路形成領
域１０ａ，１０ｂに跨る態様で固定する。その後、アレ
イ導波路回折格子チップの裏面側から約３００μｍの幅
の溝３８を形成して交差分離面８を形成した。

【００８０】本第２実施形態例も上記第１実施形態例と
同様の効果を奏することができる。

【００８１】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
ることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、
上記各実施形態例では、スライド移動部材１７として銅
板を用いたが、スライド移動部材１７は必ずしも銅によ
り形成するとは限らず、銅以外の金属部材により形成し
てもよいし、導波路形成領域１０よりも熱膨張係数が大
きい、金属以外の部材により形成してもよい。

【００８２】また、上記各実施形態例では、導波路形成
領域１０の表面側にスライド移動部材１７を設けたが、
基板１の裏面側にスライド移動部材１７を設けてもよ
い。

【００８３】さらに、上記実施形態例では、導波路形成
領域１０の上部クラッドにドープするＢ_２Ｏ_３とＰ_２Ｏ
_５の量を従来のアレイ導波路回折格子におけるドープ量
に比べて大きくし、半波長板を設けなくても偏波依存性
損失を抑制できる構成としたが、Ｂ_２Ｏ_３やＰ_２Ｏ_５の
量を従来のアレイ導波路回折格子におけるドープ量と同
等とし、図９に示すように、アレイ導波路４を横切る半
波長板３９を設けてもよい。この場合、一般的には、半
波長板３９を挿入する溝を、アレイ導波路４を横切る態
様で形成し、その溝に半波長板３９を挿入する。

【００８４】さらに、上記各実施形態例では、第１のス
ラブ導波路３を分離したが、アレイ導波路回折格子は光
回路の相反性を利用して形成されているものであり、第
２のスラブ導波路５側を分離して、分離された分離スラ
ブ導波路の少なくとも一方側を、スライド移動部材１７
によって前記交差分離面８に沿って前記各光透過中心波
長の温度依存変動を低減する方向にスライド移動させて
も、上記各実施形態例と同様の効果が得られ、前記各光
透過中心波長の温度依存変動を解消することができる。

【００８５】さらに、第１のスラブ導波路３や第２のス
ラブ導波路５の交差分離面８は上記実施形態例のように
Ｘ軸とほぼ平行な面とするとは限らず、Ｘ軸に対して斜
めの面としてもよく、分離するスラブ導波路を通る光の
経路と交わる分離面で分離すればよい。

【００８６】さらに、上記各実施形態例では、アレイ導
波路回折格子の導波路構成において、光入力導波路２は
複数本設けられていたが、光入力導波路２は１本設けて
もよい。

【００８７】さらに、上記各実施形態例では、導波路形
成領域１０ｂ側をクリップ１９ａによってベース９に把
持固定したが、クリップ１９ａ以外の把持部材で導波路
形成領域１０ｂをベース９に固定してもよいし、導波路
形成領域１０ａの周囲部をベース９に把持固定し、導波
路形成領域１０ｂ側を交差分離面８に沿って移動する構
成としてもよい。

【００８８】さらに、上記各実施形態例では、スライド
移動部材１７を第１の導波路形成領域１０ａと第２の導
波路形成領域１０ｂに跨る態様で設けたが、例えば図１
０の（ａ）、（ｂ）に示すように、スライド移動部材１
７を第１と第２の導波路形成領域１０ａ，１０ｂの少な
くとも一方（同図では第１の導波路形成領域１０ａ）と
ベース９とに跨る態様で設けてもよい。

【００８９】この場合、アレイ導波路回折格子をベース
９上に設け、スライド移動部材１７アレイ導波路回折格
子の設定温度における光透過中心波長の設定波長からの
ずれ量をほぼ補償する分だけ前記設定温度からずらした
温度で、前記スライド移動部材１７を前記第１の導波路
形成領域１０ａの少なくとも一方と前記ベース９とにそ
れぞれ跨る態様で固定することにより、上記各実施形態
例と同様に、光透過中心波長を設定波長にすることがで
きる。

【００９０】なお、図１１には、図１０に示したアレイ
導波路回折格子の製造方法例が示されており、図１１に
示すような方法を適用すると、上記実施形態例と同様
に、アレイ導波路回折格子の挿入損失を抑制できる。

【００９１】すなわち、図１１の（ａ）に示すように、
アレイ導波路回折格子のチップを例えばＵ字形状の石英
板等のベース９上に設け、前記分離線８０を予め定めて
おき、第２の導波路形成領域１０ｂ側のみベース９に熱
硬化性接着剤等により固定する。その後、同図の
（ｂ）、（ｃ）に示すように、スライド移動部材１７を
第１の導波路形成領域１０ａとベース９とに跨る態様で
固定した後、前記分離線８０に沿って分離して導波路形
成領域１０を第１の導波路形成領域１０ａと第２の導波
路形成領域１０ｂとに分離するようにするとよい。

【００９２】さらに、上記各実施形態例では、交差分離
面８、非交差分離面１８等の分離面を切断により形成し
たが、これらの分離面は例えば劈開等の他の方法によっ
て形成した分離面としてもよい。

【００９３】

【発明の効果】本発明によれば、第１と第２の少なくと
も一方のスラブ導波路の分離に伴って第１と第２の導波
路形成領域を形成し、その少なくとも一方側を前記分離
面に沿って移動させるスライド移動部材を、設定温度に
おける光透過中心波長の設定波長からのずれ量をほぼ補
償する分だけ前記設定温度からずらした温度で固定する
ことにより、設定温度における光透過中心波長を設定波
長にすることができる。

【００９４】そして、上記スライド移動部材の長さ等を
自在に設定し、例えば温度に依存して第１の導波路形成
領域と第２の導波路形成領域の相対位置を変化させるこ
とにより、光透過中心波長の温度依存性を抑制すること
ができるので、本発明のアレイ導波路回折格子型光合分
波器は、温度によらず、光透過中心波長が設定波長と一
致するアレイ導波路回折格子型光合分波器を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波
器の第１実施形態例の要部構成を平面図（ａ）と側面図
（ｂ）により示す構成図である。

【図２】上記実施形態例のアレイ導波路回折格子型光合
分波器の製造工程の一部を平面図により示す説明図であ
る。

【図３】上記実施形態例のアレイ導波路回折格子型光合
分波器の図２に続く製造工程を示す説明図である。

【図４】上記実施形態例のアレイ導波路回折格子型光合
分波器の図３に続く製造工程を示す説明図である。

【図５】上記実施形態例のアレイ導波路回折格子型光合
分波器の図４に続く製造工程を示す説明図である。

【図６】上記実施形態例のアレイ導波路回折格子型光合
分波器の光透過中心波長ずれ量測定結果を示すグラフ
（ａ）と、その比較例における測定結果を示すグラフ
（ｂ）である。

【図７】本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波
器の第２実施形態例の要部構成を平面図により示す構成
図である。

【図８】上記第２実施形態例のアレイ導波路回折格子型
光合分波器の製造工程の一部を示す説明図である。

【図９】本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波
器の他の実施形態例の要部構成を平面図により示す構成
図である。

【図１０】本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分
波器の他の実施形態例の要部構成を側面図（ａ）と平面
図（ｂ）により示す構成図である。

【図１１】図１０に示した実施形態例のアレイ導波路回
折格子型光合分波器における製造工程の一部を平面図
（ａ）、（ｃ）と側面図（ｂ）により示す説明図であ
る。

【図１２】従来のアレイ導波路回折格子を平面図により
示す説明図である。

【符号の説明】

１基板２光入力導波路３第１のスラブ導波路３ａ，３ｂ分離スラブ導波路４アレイ導波路４ａチャンネル導波路５第２のスラブ導波路６光出力導波路８交差分離面９ベース１０導波路形成領域１０ａ第１の導波路形成領域１０ｂ第２の導波路形成領域１７スライド移動部材１８非交差分離面３０嵌合溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中完二東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内Ｆターム(参考） 2H047 KA04 KA12 LA01 LA19 NA10 PA22 PA24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１本以上の光入力導波路と、該光入力導
波路の出射側に接続された第１のスラブ導波路と、該第
１のスラブ導波路の出射側に接続され、互いに設定量異
なる長さの複数並設されたチャネル導波路から成るアレ
イ導波路と、該アレイ導波路の出射側に接続された第２
のスラブ導波路と、該第２のスラブ導波路の出射側に複
数並設接続された光出力導波路とを備えた導波路形成領
域を有するアレイ導波路回折格子を用意し、前記第１の
スラブ導波路と第２のスラブ導波路の少なくとも一方を
スラブ導波路を通る光の経路と交わる交差面で分離して
その分離面によって前記導波路形成領域を一方側の分離
スラブ導波路を含む第１の導波路形成領域と他方側の分
離スラブ導波路を含む第２の導波路形成領域に分離する
工程と、前記第１と第２の導波路形成領域の少なくとも
一方側を前記分離面に沿って移動させるスライド移動部
材を用意して、設定温度における光透過中心波長の設定
波長からのずれ量をほぼ補償する分だけ前記設定温度か
らずらした温度で、前記スライド移動部材を前記第１と
第２の導波路形成領域に跨る態様で固定する工程とを有
することを特徴とするアレイ導波路回折格子型光合分波
器の製造方法。
【請求項２】１本以上の光入力導波路と、該光入力導
波路の出射側に接続された第１のスラブ導波路と、該第
１のスラブ導波路の出射側に接続され、互いに設定量異
なる長さの複数並設されたチャネル導波路から成るアレ
イ導波路と、該アレイ導波路の出射側に接続された第２
のスラブ導波路と、該第２のスラブ導波路の出射側に複
数並設接続された光出力導波路とを備えた導波路形成領
域を有するアレイ導波路回折格子をベース上に設け、前
記アレイ導波路回折格子の前記第１のスラブ導波路と第
２のスラブ導波路の少なくとも一方をスラブ導波路を通
る光の経路と交わる交差面で分離してその分離面によっ
て前記導波路形成領域を一方側の分離スラブ導波路を含
む第１の導波路形成領域と他方側の分離スラブ導波路を
含む第２の導波路形成領域に分離する工程と、前記第１
と第２の導波路形成領域の少なくとも一方側を前記分離
面に沿って移動させる機能を備えたスライド移動部材を
用意して、前記アレイ導波路回折格子の設定温度におけ
る光透過中心波長の設定波長からのずれ量をほぼ補償す
る分だけ前記設定温度からずらした温度で、前記スライ
ド移動部材を前記第１と第２の導波路形成領域の少なく
とも一方と前記ベースとにそれぞれ跨る態様で固定する
工程を有することを特徴とするアレイ導波路回折格子型
光合分波器の製造方法。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の製造方法
により製造されていることを特徴とするアレイ導波路回
折格子型光合分波器。