JP2004126399A

JP2004126399A - 光導波路および光導波回路

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Publication number: JP2004126399A
Application number: JP2002293009A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Hirota; 廣田　栄伸; Mikitaka Itou; 井藤　幹隆; Atsushi Abe; 阿部　淳; Takuya Tanaka; 田中　拓也; Manabu Oguma; 小熊　学
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2002-10-04
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】低コストで実現でき、かつ、光学特性も良好な温度無依存の光導波路および光導波回路を提供する。
【解決手段】石英系光導波路にＴｉＯ_２を入れることで、ＳｉＯ_２ガラス系の屈折率の温度係数が逆になる（ＳｉＯ_２は通常正だが負になる）現象を利用して、石英系光導波路にＴｉＯ_２を入れることにより光導波回路の温度無依存化を実現する。屈折率の温度係数は熱膨張係数の関数であるから、ＴｉＯ_２濃度６０ｍｏｌ％のコア１２とクラッド１１間（またはクラッド１１と基板１０間）にＴｉＯ_２濃度３０ｍｏｌ％の応力緩衝層１４をはさみ、これにより応力緩衝層１４の熱膨張係数を上下のガラス１１、１２（または１０、１１）の熱膨張係数の中間値とすることで、温度無依存の光導波路を実現する。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信または光情報処理の分野で用いられる光導波路および光導波回路に関し、より詳細には、光透過特性が温度無依存である光導波路および光導波回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットが世界的に利用されるようになり、通信需要が増大している。このため、動画などの大容量データを効率的に伝達できる光波長多重（ＷＤＭ：ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）通信システムの商用導入が世界中で進んでいる。これに伴い、光通信システムを構成する光デバイスの研究にも拍車がかかっている。中でも、ＬＳＩ（大規模集積回路）微細加工技術を応用し、平面基板上に一括形成できるプレーナ型光導波回路は、集積性・量産性に優れていることから、高性能で複雑な光デバイスを実現できる手段として期待されている。その中でも、シリコン基板上に形成され石英系光導波回路は、信頼性に優れた実用的デバイスとして研究開発が進められている。
【０００３】
プレーナ型光導波回路は、光の干渉現象を機能的に利用することにより多種多様な光デバイスを実現できる。中でも、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：　ａｒｒａｙｅｄ　ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｇｒａｔｉｎｇ）型光波長合分波器や、非対称マッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｎｄｅｒ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）型光波長合分波器に代表される光波長合分波器は、光波長多重（ＷＤＭ）通信システムのキーデバイスとして重要である。
【０００４】
従来のＡＷＧ型光波長合分波器の回路構成を図５の（Ａ）に示す。ＡＷＧ型光波長合分波器は、入力用チャネル導波路１、出力用チャネル導波路２、チャネル導波路アレイ３、入力用チャネル導波路１とチャネル導波路アレイ３とを接続する入力側スラブ導波路４、並びにチャネル導波路アレイ３と出力用チャネル導波路２とを接続する入力側スラブ導波路５とから形成されている。
【０００５】
また、図５の（Ｂ）に、従来の非対称ＭＺＩ型光波長合分波器の回路構成を示す。非対称ＭＺＩ型光波長合分波器は、２つの３ｄＢ方向性結合器６とアーム導波路７と入力ポート８と出力ポート９とから構成されている。
【０００６】
これらのＡＷＧ型光波長合分波器、および非対称ＭＺＩ型光波長合分波器の光透過特性は、温度依存性を有する。図６の（Ａ）に、従来のチャネル間隔１００ＧＨｚのＡＷＧ型光波長合分波器における透過スペクトル（波長対透過率）を示す。同図から、スペクトルが温度の増加とともに長波長側にシフトしていることが分かる。さらに、図６の（Ｂ）に、従来のＡＷＧ型光波長合分波器における中心波長の温度依存性を示す。同図から、中心波長の温度シフトは０℃〜１００℃の範囲で、チャネル間隔０．８ｎｍ（＝１００ＧＨｚ）を超える値となっている。
【０００７】
また、図７に、従来の非対称ＭＺＩ型光波長合分波器における透過スペクトル（波長対透過率）を示す。このデバイスの透過スペクトルも温度の増加とともに長波長側にシフトしている。
【０００８】
しかしながら、スペクトルの温度シフトは厳密な波長制御を必要とするＷＤＭ通信システムにおいては重大な欠陥であり、実際のデバイスでは種々の方法によりスペクトルの温度無依存化を実現している。下記の表１に従来の代表的温度無依存化技術を示す。
【０００９】
【表１】

【００１０】
従来法の一つである温調素子実装法は、ペルチェ素子やヒータ等の温調素子（温度調整素子）をデバイス（光波長合分波器）に実装し、その温調素子を用いて、外部温度が変化してもデバイスの素子の温度が一定になるように調節する方法である。この方法では光学特性は劣化することはないが、温調素子の部材コストや実装コストが負担となる。
【００１１】
もう一つの従来法であるシリコーン樹脂充填法は、負の屈折率温度依存性を有するシリコーン樹脂を用いて、光波長合分波器の温度無依存化を図るものである（非特許文献１を参照）。この方法では、光干渉回路に溝を形成して樹脂を充填する。したがって、その溝における放射損失による光学特性の劣化と溝形成のプロセスコストと作業コストとが短所となる。特に、非対称ＭＺＩを多段に接続した複合回路の場合などは、溝における放射損失が累積して光学特性を大きく劣化させる。
【００１２】
【非特許文献１】
Ｉｎｏｕｅ　ｅｔ　ａｌ．　“Ａ　ｔｈｅｒｍａｌ　Ｓｉｌｉｃａ−Ｂａｓｅｄ　Ａｒｒａｙｅｄ−Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　Ｇｒａｔｉｎｇ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ”　，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，３３（１９９７）　Ｐ１９４５．
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の温度無依存化法は、良好な光学特性と低コスト性を両立するものではない。
【００１４】
本発明の目的は、低コストで実現でき、かつ、光学特性も良好な温度無依存の光導波路および光導波回路を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の光導波路は、平面基板上に下部クラッドと下部クラッド上に形成されたリブ型のコアからなる石英系光導波路、または、平面基板上に下部クラッドと下部クラッド上に形成されたコアとコアを覆うように形成された上部クラッドからなる埋め込み型石英系光導波路であって、その光導波路の光路長をＳとしたとき、その温度係数ｄＳ／ｄＴが本質的にｄＳ／ｄＴ＝０を満たすことを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明では、導波路材料間の熱膨張係数差が大きく剥離や亀裂などの問題が生じる場合には、平面基板と下部クラッド間、または、下部クラッドとコア間、またはコアと上部クラッド間の一部、または全てに、熱膨張係数が上下のガラスの熱膨張係数の中間値となるような応力緩衝用クラッド層を形成する。
【００１７】
そして、上記の光導波路を実現するため、コアまたは上部クラッドまたは下部クラッドにＴｉＯ_２を含有させる。
【００１８】
なお、本発明の典型的な平面基板材料はシリコンであり、基板材料としてシリコンを、コアまたは上部クラッドまたは下部クラッドとしてＴｉＯ_２とＳｉＯ_２の両成分で８０ｍｏｌ％以上の成分比を占める石英系ガラスを用い、そのＴｉＯ_２の濃度が４５〜７５ｍｏｌ％，最適値は６０ｍｏｌ％付近とする。
【００１９】
また、応力緩衝用クラッド層は典型例としてＴｉＯ_２を含み、そのＴｉＯ_２の濃度は、５〜６０ｍｏｌ％，最適値は３０ｍｏｌ％付近であり、さらにその応力緩衝用クラッド層の膜厚は０．１μｍ以上なら効果があり、好適な膜厚は０．５〜５μｍ、最適値は２μｍ付近である。
【００２０】
もう一つの典型的な基板材料として、石英ガラスを用いても良い。
【００２１】
本発明はまた、上記光導波路を少なくとも１本有することを特徴とする光導波回路を提供する。典型的には、光の干渉現象を利用した光導波回路である。一例として、その光導波回路は、複数の上記光導波路を有するアレイ導波路回折格子、もしくは、複数の光導波路を有する非対称マッハツェンダ干渉計を含むものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
［発明の原理］
まず、はじめに本発明の原理を説明する。光導波路の光路長Ｓは、光導波路の長さＬと実行屈折率ｎ_ｅｆｆとの積で表される。
【００２３】
【数１】
Ｓ＝ｎ_ｅｆｆ×Ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
【００２４】
したがって、光路長Ｓの温度係数はｄＳ／ｄＴは次式（２）で表される。
【００２５】
【数２】

【００２６】
従来の石英系導波路においては、ｄＬ／ｄＴ、ｄｎ_ｅｆｆ／ｄＴともに正の値であるため、ｄＳ／ｄＴも正となる。このため、ＡＷＧや非対称ＭＺＩなどの光干渉回路において、透過スペクトルが長波長側にシフトする。よって、光干渉回路における透過スペクトルの温度無依存化を図るために、ｄＳ／ｄＴ＝０、すなわち、
【００２７】
【数３】

【００２８】
となるように、光導波路材料の成分を調整する必要がある。
【００２９】
一般に高分子材料を除く光導波路材料では、熱膨張係数が正の値、すなわち、ｄＬ／ｄＴ＞０である。したがって、従来のシリコーン樹脂を用いずに、温度無依存の光導波回路を実現するためには、負の屈折率温度係数（ｄｎ／ｄＴ＜０）を有する光導波路材料が必要である（ｎは光導波路材料の屈折率）。
【００３０】
本発明者らは、シリコン基板上に作製したＴｉＯ_２とＳｉＯ_２で成分の８０ｍｏｌ％以上を占める石英ガラスが負の屈折率温度係数を有することを見出した。図１に典型例としてＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２二元系ガラス（ＴｉＯ_２とＳｉＯ_２で成分の１００ｍｏｌ％）における屈折率温度係数ｄｎ／ｄＴのＴｉＯ_２濃度依存性を示す。同図の横軸はＴｉＯ_２濃度（ｍｏｌ％）、縦軸は屈折率温度係数（×１０^−６）（１／℃）を示す。　同図に示すように、ＴｉＯ_２濃度が増加するとともに、屈折率温度係数ｄｎ／ｄＴは正から負の値へと変化する。したがって、屈折率温度係数ｄｎ／ｄＴが負の領域において、光導波路の構成を考慮して適当な組成を選択することにより温度無依存の光導波回路を実現できる。なお、各組成において、屈折率温度係数ｄｎ／ｄＴの値に幅があるのは、たとえ組成が同じであっても熱処理などのガラス膜作製条件によって屈折率温度係数ｄｎ／ｄＴの値が異なるためである。
【００３１】
また、図１ではＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２二元系ガラスの例を示したが、ＴｉＯ_２とＳｉＯ_２とを８０ｍｏｌ％以上含有し、他にＧｅＯ_２，Ｂ_２Ｏ_３，Ｐ_２Ｏ_３などの成分を含むガラスでも図１とほぼ同様の効果が得られた。
【００３２】
［第１の実施の形態］
上述のような、石英系光導波路にＴｉＯ_２を入れることで、ＳｉＯ_２ガラス系の屈折率の温度係数が逆になる（ＳｉＯ_２は通常は正だが、負になる）現象を利用して、温度無依存化を実現した光導波路を、本発明の第１の実施形態として以下に説明する。
【００３３】
本発明の第１の実施の形態では、上記のようなＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラスを用いて、シリコン基板上に、チャネル間隔１００ＧＨｚ、チャネル数３２のＡＷＧ型波長合分波器を作製した。
【００３４】
本実施形態では、コアとクラッド間（またはクラッドと基板間）に応力緩衝層をはさみ、応力緩衝層の熱膨張係数を上下のガラスの熱膨張係数の中間値とすることで、温度無依存の光導波路を実現した。この場合、ガラス材料の厚さに比べて基板の厚さが十分に厚いため、光導波路の温度変化による物理的な伸びは基板の熱膨張に支配される。よって、シリコンの線膨張係数、
【００３５】
【数４】

【００３６】
を用いて、
【００３７】
【数５】

【００３８】
を満たすように、光導波路材料の成分を調整した。
【００３９】
実際には、図２の（Ａ）に示すようなリブ型の光導波路によりＡＷＧを作製した。まず、Ｓｉ基板１０上に、スパッタ法によって、ＳｉＯ_２を主成分とする下部クラッド層１１を堆積した。次に、応力緩衝用にＴｉＯ_２を３０ｍｏｌ％含むクラッドガラス層１４を形成し、さらに、ＴｉＯ_２濃度６０ｍｏｌ％のコア１２を形成した。そして、フォトリソグラフィーと反応性イオンエッチングにより回路パターンを形成した。
【００４０】
なお、好適例として、下部クラッド層１１の厚さは１０μｍ、応力緩衝用クラッドガラス層１４の厚さは２μｍ、コア１２の厚さＨと幅Ｗはそれぞれ、４μｍ、４μｍ、コア１２の掘り込み深さＤは、２μｍとした。なお、緩衝層１４の膜厚は２μｍが最適であるが、０．１μｍ以上なら効果があり、好適な膜厚は０．５〜５μｍである。
【００４１】
ここで、コア１２と応力緩衝用クラッドガラス層１４のＴｉＯ_２濃度について記述する。図１に示さすように、ＴｉＯ_２濃度４５ｍｏｌ％から７５ｍｏｌ％では、上記の（５）式の条件を満たすため、この範囲の組成はいずれもコア１２として採用可能である。最も再現性が良く、ガラス膜が作製できたＴｉＯ_２濃度は、６０ｍｏｌ％付近であった。ただし、ＴｉＯ_２の濃度が７５ｍｏｌ％より高いと薄膜がひび割れたり、剥離する。
【００４２】
そこで、第１の実施の形態でのコア１２のＴｉＯ_２濃度は６０ｍｏｌ％とした。一方、この応力緩衝用クラッドガラス１４は、コア１２を直接下部クラッド１１上に作製した場合に熱膨張係数の差に起因して生じるコアの亀裂や剥離を抑制する目的で形成している。ＴｉＯ_２濃度６０ｍｏｌ％からコアよりも１０ｍｏｌ％低い濃度まで、応力緩衝用クラッド膜１４として機能する。今回は、ＴｉＯ_２濃度６０ｍｏｌ％のコア１２と下部クラッドガラス１１のほぼ中間の熱膨張係数を有する組成として、応力緩衝用クラッド膜１４のＴｉＯ_２濃度を３０ｍｏｌ％とした。
【００４３】
図３の（Ａ）は、本発明に係る上記の手法で作製したＡＷＧ型光波長合分波器のセンターポートからの透過スペクトルを示す。ここで、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は透過率（ｄＢ）を示す。同図から、各温度のスペクトルは一致して、一本のスペクトルに重なっていることがわかる。すなわち、温度に依存しない特性となっている。
【００４４】
図３の（Ｂ）に同ＡＷＧ型光波長合分波器の透過スペクトルの中心波長の温度依存性を示す。ここで、横軸は温度（℃）、縦軸は中心波長（ｎｍ）を示す。同図から、０℃〜１００℃の範囲で透過波長の変化は０．０５ｎｍ以下となっている。この値はチャネル間隔１００ＧＨｚ（０．８ｎｍ）に比較して十分小さな値であるため、ペルチェ素子やヒータなどを用いた温度制御が不要になる。このため、本実施形態では、電源や温度コントローラなどの部品も不要となり、従来法の温調素子実装法に比べ、大幅なコスト削減を実現した。また、本実施形態では、従来法のシリコーン樹脂挿入法の場合に発生するような放射損失はないので、回路特性を犠牲にせずに、温度無依存化を実現した。
【００４５】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態では、ＦＳＲ（Ｆｒｅｅ　Ｓｐｅｃｔｒａｌ　Ｒａｎｇｅ）　８００ＧＨｚ非対称ＭＺＩ型光波長合分波器を図２の（Ｂ）に示すような埋め込み型導波路を用いて作製した。まず、応力を緩衝するためにシリコン基板１０上にＴｉＯ_２を５０ｍｏｌ％含むクラッドガラス層１４を２μｍ形成した。次に、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２下部クラッド層１１を、さらに下部クラッド層１１上にＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２コア１２をスパッタ法で堆積した。そして、フォトリソグラフィーと反応性イオンエッチングにより回路パターンを形成した。最後にスパッタ法を用いてＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２上部クラッド層１３を形成した。なお、緩衝層１４の膜厚は２μｍ付近が最適であるが、０．１μｍ以上なら効果があり、好適な膜厚は０．５〜５μｍである。５μｍを超える膜厚では、作業時間、コストがかかりすぎる。
【００４６】
なお、好適例として、下部クラッド層１１と上部クラッド層１３の厚さはそれぞれ１０μｍ、コア１２の幅Ｗとコア厚Ｈはともに１μｍとした。また、コア１２とクラッド１３の比屈折率差Δは５％で、かつ第１の実施の形態と同様に、前述の（５）式を満たすように、ＴｉＯ_２濃度を調整した。
【００４７】
図４に本実施形態の非対称ＭＺＩ型光波長合分波器の透過スペクトルを示す。ここで、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は透過率（ｄＢ）を示す。同図から、各温度のスペクトルは一致しており、温度に依存しない透過特性を実現したことが分かる。
【００４８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、コアまたはクラッド層にＴｉＯ_２を含むＳｉＯ_２ガラスを用いることで、光導波路の温度変化による物理的な伸び縮みを打ち消すことができ、その結果、透過スペクトルが温度変化に対して不変な光導波回路が実現できる。また、本実施形態は、温調素子の実装やシリコーン樹脂の充填が不要のため、従来の手法に比べ明らかに簡便で、コスト的な負担もない。さらに、本実施形態は光導波路そのものを温度無依存化するため、従来のシリコーン樹脂法で発生する放射損失は生じない。よって、本実施形態は、各種光波長合分波器、光共振器、光減衰器、熱光学スイッチ、遅延線など様々な光導波回路、およびそれらを集積化した大規模回路にも適用可能である。
【００４９】
［他の実施の形態］
上述した本発明の第１と第２の実施の形態では、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２二元系ガラスを用いて、下部クラッド層１１、コア１２、上部クラッド層１３、応力緩衝用クラッド層１４を実現したが、ガラスの屈折率や熱膨張係数および軟化点などの調整のために、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２以外に、新たにＧｅＯ_２，Ｂ_２Ｏ_３，Ｐ_２Ｏ_３などの成分を添加しても良い。また、これらＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２、ＧｅＯ_２，Ｂ_２Ｏ_３，Ｐ_２Ｏ_３を適宜組合わせ、ＳｉＯ_２系へ添加しても同様な効果が得られた。ただし、その結果、温度無依存化のための最適なＴｉＯ_２濃度が５０ｍｏｌ％から変化する場合がある。
【００５０】
また、上述した本発明の第１と第２の実施の形態では、スパッタ法を用いて光導波回路を形成したが、下部クラッド層１１、コア１２、上部クラッド層１３、応力緩衝用クラッド層１４の一部または全てを、火炎堆積法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で作製しても良い。
【００５１】
そして、平面基板１０と下部クラッド層１１の間、または、下部クラッド層１１とコア１２の間に応力緩衝用クラッド層１４を形成する場合には、応力緩衝用クラッド層１４を下部クラッドとして代用し、下部クラッド層１１の形成を省略しても良い。
【００５２】
さらに、上述した本発明の第１と第２の実施の形態では、基板としてシリコンを用いたが、石英ガラス基板など他の基板上の光導波回路でも同様な効果が得られる。
【００５３】
以上、本発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、請求項に記載の範囲内において種々変更可能であることは勿論である。
【００５４】
即ち、上記実施の形態においては温度無依存化を実現させているが、仕様によっては無依存は実現されなくても、所望の低レベル依存性を実現されても良く、仕様、製造条件、コスト等を考慮した所望の低レベルに合わせＴｉＯ_２濃度を決定すればよい。
【００５５】
たとえば、上記実施の形態のリブ型、埋め込み型導波路の断面形状は凸型、正方形であったが、本発明はいかなる断面形状のコアに対しても適用可能で、例えば、正方形ではなく長方形や台形のコアに対しても適用できる。
【００５６】
さらに言うならば、今回の実施の形態では、典型例としてＴｉＯ_２を必ず含む石英系ガラスについて述べたが、ＴｉＯ_２を含まない石英系ガラスでも本発明の原理に基づいて平面基板上の光導波路を実現できる。すなわち、バルクガラスで屈折率の温度係数が負になることが確認されているＢ_２Ｏ_３またはＰ_２Ｏ_５またはＬｉ，Ｎａ，Ｋなどのアルカリ金属の酸化物またはＭｇ，Ｃａなどのアルカリ土金属の参加物を多量に含む石英系ガラスを用いても、本発明の平面基板上の光導波路を作製することができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次のような効果が得られる。
（１）屈折率の温度依存性を変化させることができるので、温度に依存しない、もしく所望の低レベル依存性の光導波回路を実現できる。
（２）新たな製造過程を追加することなく対応でき、かつ、温度コントローラ等の部品も必要としないので、生産面・コスト面の負担を増加させることなく温度無依存型の光導波回路を実現できる。
（３）作製法や仕様の異なる多様な光導波回路に対して広範囲に適用できる。
（４）各種光波長合分波器、光共振器、光減衰器、熱光学スイッチ、遅延線など様々な光導波回路、およびそれらを集積化した大規模回路にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明におけるＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラスの屈折率温度係数のＴｉＯ_２濃度依存性を示す特性図である。
【図２】
（Ａ）は本発明の第１の実施の形態における光導波路の構成を示し、（Ｂ）は本発明の第２の実施の形態における光導波路の構成を示す断面図である。
【図３】
（Ａ）は本発明の第１の実施の形態で作製したＡＷＧ型光波長合分波器の透過スペクトルを示し、（Ｂ）はその中心波長の温度依存性を示す特性図である。
【図４】
本発明の第２の実施の形態で作製したＭＺＩ型光波長合分波器の透過スペクトルを示す特性図である。
【図５】（Ａ）は従来のＡＷＧ型光波長合分波器の概略構成を示す模式図、（Ｂ）は従来のＭＺＩ型光波長合分波器の概略構成を示す模式図である。
【図６】（Ａ）は従来の石英系ＡＷＧ型光波長合分波器の透過スペクトルを示し、（Ｂ）はその中心波長の温度依存性を示す特性図である。
【図７】従来の石英系ＭＺＩ型光波長合分波器における透過スペクトルの温度依存性を示す特性図である。
【符号の説明】
１　入力用チャネル導波路
２　出力用チャネル導波路
３　チャネル導波路アレイ
４　入力側スラブ導波路
５　入力側スラブ導波路
６　３ｄＢ方向性結合器
７　アーム導波路
８　入力ポート
９　出力ポート
１０　Ｓｉ基板
１１　下部クラッド層
１２　コア
１３　上部クラッド層
１４　応力緩衝用のクラッドガラス層

Claims

平面基板上に下部クラッドと該下部クラッド上に形成されたリブ型のコアからなる石英系光導波路、または、平面基板上に下部クラッドと該下部クラッド上に形成されたコアと該コアを覆うように形成された上部クラッドからなる埋め込み型石英系光導波路であって、
該光導波路の光路長をＳとしたとき、その温度係数ｄＳ／ｄＴが本質的にｄＳ／ｄＴ＝０を満たすことを特徴とする光導波路。
前記平面基板と前記下部クラッド間、または、前記下部クラッドと前記コア間、または前記コアと前記上部クラッド間の一部、または全てに、熱膨張係数が上下のガラスの熱膨張係数の中間値となるような応力緩衝用クラッド層を有することを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
前記コアまたは前記上部クラッドまたは前記下部クラッドがＴｉＯ_２を含む、もしくは、前記コア、前記上部クラッド、前記下部クラッドがＴｉＯ_２を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光導波路。
前記平面基板の材質がシリコンであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光導波路。
ＴｉＯ_２とＳｉＯ_２の両成分で８０ｍｏｌ％以上の成分比を占める請求項４に記載の光導波路であって、該ＴｉＯ_２の濃度が４５〜７５ｍｏｌ％であることを特徴とする光導波路。
前記応力緩衝用クラッド層はＴｉＯ_２を含み、該ＴｉＯ_２の濃度は、５〜６０ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の光導波路。
前記応力緩衝用クラッド層の膜厚は０．１μｍ以上であることを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載の光導波路。
前記平面基板の材質が石英ガラスであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光導波路。
請求項１ないし８のいずれかに記載の光導波路を少なくとも１本有することを特徴とする光導波回路。
光の干渉現象を利用したことを特徴とする請求項９に記載の光導波回路。
複数の前記光導波路を有するアレイ導波路回折格子を含むことを特徴とする請求項１０に記載の光導波回路。
複数の前記光導波路を有する非対称マッハツェンダ干渉計を含むことを特徴とする請求項１０に記載の光導波回路。