JP2005208299A - 導波路型光部品の製造方法、導波路型光部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 光誘起型の屈折率変化を用いた導波路型光部品の屈折率の制御において、複屈折の導入を抑制し、偏波特性の劣化を最小限にする導波路型光部品の製造方法、および、この製造方法によって製造された導波路型光部品を提供する。
【解決手段】 マッハ・ツェンダ干渉計１０の製造方法において、紫外光１８を直線偏光とし、直線偏光の電界の向きがコア部１３における光の伝搬方向と平行となるように、紫外光１８をコア部１３に照射し、コア部１３に光の伝搬方向と平行な方向に複屈折を生じさせるか、または、紫外光１８を直線偏光とし、直線偏光の電界の向きとコア部１３における光の伝搬方向とのなす角度が４５°未満となるように、紫外光１８をコア部１３に照射し、コア部１３に光の伝搬方向とのなす角度が４５°未満の方向に複屈折を生じさせて、マッハ・ツェンダ干渉計１０の光学特性を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板上に光導波路を配設した導波路型光部品の製造方法、および、この製造方法によって製造された導波路型光部品に関するものである。

平面型光導波路を作製する工程において、その工程中で導波路中に残留した応力により導波路型光部品の光学特性が劣化することがある。平面型光導波路を作製する工程は、クラッド層やコア層を形成（成膜）する工程を含むが、この成膜工程やその後の加熱処理工程において、基板材料と導波路材料の熱膨張係数の差などにより、残留応力を除去するのは非常に困難である。このような残留応力がある場合、導波路は光弾性効果により複屈折を有することになる。

このような残留応力に起因する複屈折は、通常１０^−５程度であり、導波路のコア−クラッド間の屈折率差（１０^−３〜１０^−２程度）と比べて充分小さく、導波路中への光閉じ込めを大きく変えるには至らないため、簡単な構成の光回路、例えばＹ分岐型光回路などの光学特性を大きく劣化させることはほとんど無いと言える。しかしながら、光回路はその機能により、回路中に例えばマッハ・ツェンダ干渉計のような干渉計を有することがある。干渉計を有する光回路においては、１０^−５程度であっても複屈折の存在により、偏波毎に干渉計の光路長が異なるものとなり（光路長差は複屈折に導波路長を掛けた値となる）、干渉計における干渉条件が偏波毎に異なるものとなり、したがって偏波毎に分岐比が異なるなど偏波特性を劣化させる原因となる。
このような問題に対処するため、光回路作製工程中で導波路中に導入された複屈折を補償するために後工程で特性調整を行うことが多く行われている。

このような平面型光導波路の製造方法としては、例えば、特許文献１に開示されている製造方法が挙げられる。特許文献１に開示されている平面型光導波路の製造方法では、まず、コア部と、コア部の周囲に配されたクラッド層とを備えた平面型光導波路を作製する。その後、クラッド層の表面に、コア部に非可逆的に外部応力を付与する応力付与膜を設ける。この応力付与膜を設けることにより、コア部に付与される外部応力を制御することができ、コア部における複屈折も制御することができる。

しかしながら、特許文献１に開示されている製造方法では、クラッド層の表面にシリコン薄膜などからなる応力付与膜を設ける必要があるため、工程数が増え、結果として、製造コストが増加するので好ましくない。

特許文献１に開示されている製造方法以外で公知のものとしては、特許文献２〜特許文献９などに開示されている製造方法が挙げられる。これらの製造方法は、光導波路に紫外光を照射することにより、コア部における複屈折を制御するものである。この製造方法では、紫外光の照射のみで、コア部に複屈折が生じることが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。そのため、あらかじめ設定された（コア部とクラッド層との材質により決定される）光導波路の偏波特性を劣化させることなく、コア部の屈折率を制御することは難しい。非特許文献１によれば、光導波路に紫外光を照射することにより、コア部の屈折率が、照射した紫外光の偏波と同じ向きの偏波を持つ光（入射光ないしは導波光）に対して大きく上昇すると報告されている。

ここで、紫外光の照射により光導波路のコア部に誘起される屈折率の上昇について、図面を用いて説明する。
図１０は、一般的な紫外光を光導波路に照射した場合、コア部に生じる複屈折を示す概略図である。
図１０中、符号１００は光導波路、１０１は基板、１０２はクラッド層、１０３はコア部、１０４は光導波路１００に照射される紫外光の偏波成分、１０５は紫外光の照射により、コア部に生じる複屈折をそれぞれ示す。

一般的な紫外光とは、無偏光、全偏光、円偏光、楕円偏光、または、光導波路の伝搬路（コア部）における光の伝搬方向に対して平行でなく、かつ、垂直でない直線偏光などのことである。
例えば、図１０のｘ軸方向およびｚ軸方向の偏波成分を有する紫外光１０４を、ｙ軸方向から光導波路１００のコア部１０３に照射すると、このコア部１０３には、光導波路１００のコア部１０３における光の伝搬方向に平行な方向（ｚ軸方向）の成分、および、コア部１０３における光の伝搬方向と垂直な方向（ｘ軸方向）の成分を有する複屈折１０５が生じる。

ここで、光導波路１００に照射される任意の偏光状態の紫外光を、コア部１０３における光の伝搬方向（長手方向）に平行な電界成分を有する偏波（図１０のｚ軸方向に電界を持つ光、以下「ｚ偏波」と言う。）と、コア部１０３における光の伝搬方向と垂直な電界成分を有する偏波（図１０のｘ軸方向に電界を持つ光、以下「ｘ偏波」と言う。）とに分解して考える。

図１１は、紫外光を光導波路に照射した場合、紫外光のｚ偏波によりコア部に生じる複屈折を示す概略図である。
ｚ偏波１０６を、図１１のｙ軸方向から光導波路１００に照射すると、コア部１０３には、ｚ軸方向に複屈折１０７が生じる。この複屈折１０７は、光導波路１００を伝搬するｘ偏波とｙ偏波（図１１のｙ軸方向に電界を持つ光）の両方に垂直な向きとなる。この複屈折１０７はｘ偏波とｙ偏波の両方に対して等価に作用するから、コア部１０３に生じる実効屈折率の変化は、光導波路１００を伝搬する光に対して複屈折性を示さない。その結果、光導波路１００に複屈折は生じない。

図１２は、紫外光を光導波路に照射した場合、紫外光のｘ偏波によりコア部に生じる複屈折を示す概略図である。
ｘ偏波１０８を、図１２のｙ軸方向から光導波路１００に照射すると、コア部１０３には、ｘ軸方向に複屈折１０９が生じる。この複屈折１０９により、光導波路１００を伝搬するｘ偏波に対する実効屈折率の上昇量が、光導波路１００を伝搬するｙ偏波に対する実効屈折率の上昇量よりも大きくなる。そのため、ｘ偏波に対する実効屈折率の変化量とｙ偏波に対する実効屈折率の変化量に差が生じる。その結果、光導波路１００に複屈折が生じる。

図１３は、一般的な紫外光を光導波路に照射することにより、光導波路の屈折率を局所的に調整して得られたマッハ・ツェンダ干渉計を示す概略図である。
図１０に示す光導波路１００と同様に、図１３のｘ軸方向およびｚ軸方向の偏波成分を有する紫外光１１４を、ｙ軸方向からマッハ・ツェンダ干渉計１１０の第一の遅延アーム部１１６に照射すると、この第一の遅延アーム部１１６には、ｚ軸方向およびｘ軸方向に配向性を持った複屈折１１５が生じ、第一の遅延アーム部１１６を伝搬する光のｘ偏波に対する屈折率とｙ偏波に対する屈折率に差が生じる。その結果、第一の遅延アーム部の光路長がｘ偏波とｙ偏波に対して異なるものとなり、マッハ・ツェンダ干渉計における干渉条件がｘ偏波とｙ偏波で異なるものとなる。このため、マッハ・ツェンダ干渉計におけるｘ偏波とｙ偏波の分岐比に差が生じ、マッハ・ツェンダ干渉計１１０の挿入損失に偏波依存性（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｌｏｓｓ、ＰＤＬ）が発生する。光部品が用いられる光伝送システムや光測定システムにおいて、ＰＤＬは伝送品質を劣化させる原因となるため、光部品にＰＤＬが発生するのは好ましくない。つまり、マッハ・ツェンダ干渉計１１０の光学特性を制御する目的でなされた紫外光の照射により、光導波路の偏波特性（特にＰＤＬ）を劣化させてしまうという問題がある。
特公平７−１８９６４号公報 特開平６−５１１４５号公報 特開平６−３０８５４６号公報 特開平１０−３３２９７１号公報 特開２０００−１６２４５３号公報 特開２００１−４２１４８号公報 特開２００１−２６４５６７号公報 特開２００１−３３０７４２号公報 特表２００２−５３０６８９号公報 Ｔ．Ｍｅｙｅｒ ｅｔ ａｌ．，"Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ ｗｒｉｔｉｎｇ ａｎｄ ｅｒａｓｉｎｇ ｉｎ ｕｌｔｒａ−ｌｏｗ−ｂｒｉｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ ｆｉｂｅｒｓ ｂｙ ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ＵＶ ｓｉｄｅ−ｅｘｐｏｓｕｒｅ：ｏｒｉｇｉｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ"，Ｐｒｏｃ．ＯＦＳ’９６，Ｗｅ５−１（１９９６）

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、光誘起型の屈折率変化を用いた導波路型光部品の光学特性の調整工程において、複屈折の導入を抑制し、偏波特性の劣化を最小限にする導波路型光部品の製造方法、および、この製造方法によって製造された導波路型光部品を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、コア部と、該コア部の周囲に配されたクラッド層とを少なくとも備えた導波路型光部品に紫外光を照射して、前記導波路型光部品の光学特性を制御する工程を有する導波路型光部品の製造方法において、前記紫外光を直線偏光とし、該直線偏光の電界の向きが前記コア部における光の伝搬方向と平行となるように、前記紫外光を前記コア部の少なくとも一部に照射し、前記コア部の少なくとも一部に光の伝搬方向と平行な方向に複屈折を生じさせて、前記導波路型光部品の光学特性を制御する導波路型光部品の製造方法を提供する。

導波路型光部品のコア部に照射する紫外光を直線偏光とし、この直線偏光の電界の向きがコア部における光の伝搬方向と平行となるように、紫外光をコア部に照射することによって、コア部の少なくとも一部に生じる複屈折を最小化しつつ、導波路型光部品の少なくとも一部の偏波特性の劣化を最小限に抑制することができる。

本発明は、コア部と、該コア部の周囲に配されたクラッド層とを少なくとも備えた導波路型光部品に紫外光を照射して、前記導波路型光部品の光学特性を制御する工程を有する導波路型光部品の製造方法において、前記紫外光を直線偏光とし、該直線偏光の電界の向きと前記コア部における光の伝搬方向とのなす角度が４５°未満となるように、前記紫外光を前記コア部の少なくとも一部に照射し、前記コア部の少なくとも一部に光の伝搬方向とのなす角度が４５°未満の方向に複屈折を生じさせて、前記導波路型光部品の光学特性を制御する導波路型光部品の製造方法を提供する。

導波路型光部品のコア部に照射する紫外光を直線偏光とし、この直線偏光の電界の向きとコア部における光の伝搬方向とのなす角度が４５°未満となるように、紫外光をコア部に照射することによって、コア部の少なくとも一部に生じる複屈折を最小化しつつ、導波路型光部品の少なくとも一部の偏波特性の劣化を最小限に抑制することができる。

本発明は、コア部と、該コア部の周囲に配されたクラッド層とを少なくとも備えた導波路型光部品に紫外光を照射して、前記導波路型光部品の光学特性を制御する工程を有する導波路型光部品の製造方法において、前記紫外光を部分偏光とし、該部分偏光のうち最も強度の高い偏光成分の電界の向きが前記コア部における光の伝搬方向と平行または略平行となるように、前記紫外光を前記コア部の少なくとも一部に照射し、前記コア部の少なくとも一部における光の伝搬方向と平行な方向の複屈折が、前記コア部における光の伝搬方向と垂直な方向の複屈折よりも大きくなるように、前記コア部の少なくとも一部に複屈折を生じさせて、前記導波路型光部品の光学特性を制御する導波路型光部品の製造方法を提供する。

導波路型光部品のコア部に照射する紫外光を部分偏光とし、この部分偏光のうち最も強度の高い偏光成分の電界の向きがコア部における光の伝搬方向と平行または略平行となるように、紫外光をコア部の少なくとも一部に照射し、コア部における光の伝搬方向と平行な方向の複屈折が、コア部における光の伝搬方向と垂直な方向の複屈折よりも大きくなるように、コア部に複屈折を生じさせることによって、コア部に生じる複屈折を最小化しつつ、導波路型光部品の偏波特性の劣化を最小限に抑制することができる。

本発明は、コア部と、該コア部の周囲に配されたクラッド層とを少なくとも備えた導波路型光部品の光学特性が制御されてなる導波路型光部品であって、前記コア部の少なくとも一部は、光の伝搬方向と平行な方向に複屈折を有する導波路型光部品を提供する。

このような導波路型光部品は、コア部の少なくとも一部に生じる複屈折が最小化され、かつ、偏波特性の劣化が最小限に抑制されたものである。

本発明は、コア部と、該コア部の周囲に配されたクラッド層とを少なくとも備えた導波路型光部品の光学特性が制御されてなる導波路型光部品であって、前記コア部の少なくとも一部は、光の伝搬方向とのなす角度が４５°未満の方向に複屈折を有する導波路型光部品を提供する。

このような導波路型光部品は、コア部の少なくとも一部に生じる複屈折が最小化され、かつ、偏波特性の劣化が最小限に抑制されたものである。

本発明は、コア部と、該コア部の周囲に配されたクラッド層とを少なくとも備えた導波路型光部品の光学特性が制御されてなる導波路型光部品であって、前記コア部の少なくとも一部は、光の伝搬方向と平行な方向の複屈折および光の伝搬方向と垂直な方向の複屈折を有し、前記光の伝搬方向と平行な方向の複屈折が、前記光の伝搬方向と垂直な方向の複屈折よりも大きくなっている導波路型光部品を提供する。

このような導波路型光部品は、コア部の少なくとも一部に生じる複屈折が最小化され、かつ、偏波特性の劣化が最小限に抑制されたものである。

本発明の導波路型光部品の製造方法によれば、光誘起型の屈折率変化を用いた光導波路の屈折率（光路長）制御において、光導波路に生じる複屈折を最小化しつつ、導波路型光部品の光路長を所望の長さに設定することができる。

以下、本発明を実施した導波路型光部品の製造方法について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る導波路型光部品の製造方法の第一の方法における光学特性の制御方法を示す概略図である。
図１中、符号１０はマッハ・ツェンダ干渉計、１１は基板、１２はクラッド層、１３はコア部をそれぞれ示している。

本発明に係る導波路型光部品の製造方法の第一の方法について説明する。
この第一の方法では、まず、導波路型光部品のマッハ・ツェンダ干渉計１０を作製する。
基板１１として石英板を用い、この石英板の一方の面に化学気相合成法（ＣＶＤ）により、純粋石英を堆積して下部クラッド層（図示略）を形成する。

次いで、下部クラッド層の表面（基板１１との接合面と反対側の面）に化学気相合成法により、若干量の酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）および酸化リン（Ｐ_２Ｏ_５）を含むゲルマニウム添加石英ガラスを堆積してコア層（図示略）を形成する。

次いで、フォトリソグラフィによりコア層の不要な部分を除去して、コア層を所定の導波路形状に加工する。

次いで、コア層の側面を包囲するように、化学気相合成法により、若干量の酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）および酸化リン（Ｐ_２Ｏ_５）を含む石英ガラスを堆積して上部クラッド層（図示略）を形成する。上部クラッド層の形成において、若干量の酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）および酸化リン（Ｐ_２Ｏ_５）を石英ガラスに添加することにより、上部クラッド層の屈折率を純粋石英と等しくし、かつ、上部クラッド層の軟化点温度を純粋石英よりも若干低くなるようにする。

次いで、上部クラッド層、コア層および下部クラッド層が設けられた基板１１全体を、一旦、８００〜１０００℃に加熱した後、徐々に冷却して、基板１１、クラッド層１２およびコア部１３からなるマッハ・ツェンダ干渉計１０を得る。
上部クラッド層、コア層および下部クラッド層が設けられた基板１１全体を加熱した後、徐々に冷却することにより、上部クラッド層、コア層および下部クラッド層の堆積時に、石英ガラス中に生じる欠陥を除去すると共に、石英ガラス中の残留応力を除去する。

マッハ・ツェンダ干渉計１０の作製において、コア部１３の長手方向（マッハ・ツェンダ干渉計１０の長手方向）と垂直な断面の形状を、例えば、一辺の長さが５．５μｍの正方形とする。
また、コア部１３のクラッド層１２に対する比屈折率差（Δ）が１．０％となるように、コア部１３を構成するゲルマニウム添加石英ガラスにおける酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ_２）の添加量を調整する。

ここでは、マッハ・ツェンダ干渉計１０を、分岐比が３ｄＢ（測定波長１．５５μｍ）となる２つの方向性結合器１４、１５を有し、この方向性結合器１４、１５の間に、互いに光路長の等しい第一の遅延アーム１６、第二の遅延アーム１７を有するものとする。

さらに、後の工程で、コア部１３に紫外光を照射した際に、コア部１３における屈折率の変化量が大きくなるように（光感受性を高めるために）、コア部１３に水素を含浸させる。コア部１３に水素を含浸させるには、マッハ・ツェンダ干渉計１０を基板ごと、２０〜６０℃、１００気圧の水素ガス雰囲気中に７日〜１４日間暴露する。

なお、コア部１３自体が元から十分な光感受性を有している場合、コア部１３に水素を含浸させることは不要である。

次に、紫外光源から発する紫外光を、図１のｙ軸方向からコア部１３に照射し、コア部１３の長手方向（図１のｚ軸方向）に複屈折１９を生じさせ、コア部１３の長手方向（図１のｚ軸方向）に沿って屈折率の変化を生じさせて、マッハ・ツェンダ干渉計１０の光学特性を制御する。

このマッハ・ツェンダ干渉計１０の光学特性の制御において、コア部１３に照射する紫外光１８を直線偏光とし、図１に示すように、紫外光１８の偏波成分の向き（紫外光１８の電界の向き）がコア部１３における光の伝搬方向（コア部１３の長手方向）と平行となるように、紫外光１８を第一の遅延アーム部１６または第二の遅延アーム部１７の少なくとも一方に照射する。

これにより、第一の遅延アーム部１６または第二の遅延アーム部１７の少なくとも一方におけるｘ偏波に対する実効屈折率の変化量とｙ偏波に対する実効屈折率の変化量を等価にすることができるため、ｘ偏波に対する第一の遅延アーム部１６または第二の遅延アーム部１７の少なくとも一方の光路長の変化量とｙ偏波に対する第一の遅延アーム部１６または第二の遅延アーム部１７の少なくとも一方の光路長の変化量を等しくすることができる。すなわち、第一の遅延アーム部１６または第二の遅延アーム部１７の少なくとも一方におけるｘ偏波とｙ偏波に対する干渉条件を等しくすることができるから、マッハ・ツェンダ干渉計１０の偏波特性（特にＰＤＬ）を劣化させることなく、容易にマッハ・ツェンダ干渉計１０の光学特性（例えば、インタリーブフィルタの波長特性）を制御することができる。

ここでは、第一の遅延アーム部１６または第二の遅延アーム部１７の少なくとも一方の光路長を（第一の遅延アーム部１６または第二の遅延アーム部１７の少なくとも一方における屈折率）×（屈折率の上昇した第一の遅延アーム部１６または第二の遅延アーム部１７の少なくとも一方の長さ）として定義する。

コア部１３に直線偏光からなる紫外光１８を照射するための紫外光源としては、例えば、アルゴンイオン（Ａｒ^＋）第２高調波（ＳＧＨ；Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）レーザ（発振波長２４４ｎｍ）などが用いられる。
また、紫外光源としては、ＫｒＦエキシマレーザ（発振波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（発振波長１９３ｎｍ）やＸｅＦエキシマレーザ（発振波長３５１ｎｍ）、Ｘｅエキシマランプ（発振波長１７２ｎｍ）、ＫｒＣｌエキシマランプ（発振波長２５３ｎｍ）、Ｉ_２エキシマランプ（発振波長３４１ｎｍ）などを用い、これらからの出力光（無偏光）を偏光子に通して得た直線偏光を、コア部１３における光の伝搬方向と平行となるように、コア部１３に照射してもよい。

ここで、例えば、紫外光源としてＡｒ^＋ＳＨＧレーザを用い、レーザ発振条件を連続発振（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ発振、ＣＷ発振）、紫外光の照射パワーを１００ｍＶとして、図１に示すようなマッハ・ツェンダ干渉計１０のコア部１３に紫外光を照射した場合について検討する。

コア部１３に紫外光を照射する際には、紫外光を照射する必要のない部分を遮光するために、マッハ・ツェンダ干渉計１０を紫外光マスクで覆った。ここでは、紫外光マスクとして、幅３ｍｍ、長さ３０ｍｍの長方形状の細孔が１つ設けられ、クロムメッキが施された金属板からなるものを用いた。この紫外光マスクを、その細孔が遅延アーム１６の長手方向と重なるように、マッハ・ツェンダ干渉計１０の上に載置した。

この状態で、Ａｒ^＋ＳＨＧレーザから直線偏光からなる紫外光１８を、その偏波成分の向きがコア部１３の長手方向と平行となるように、図１のｙ軸方向からマッハ・ツェンダ干渉計１０に照射した。これにより、第一の遅延アーム１６の長手方向に沿って、幅３ｍｍ、長さ３０ｍｍの領域に紫外光を照射し、第一の遅延アーム１６に屈折率の変化を生じさせた。

第一の遅延アーム１６の長手方向に沿って、幅３ｍｍ、長さ３０ｍｍの領域に、所定時間、紫外光を照射する度に、一旦、紫外光の照射を止め、マッハ・ツェンダ干渉計１０の入力ポート２０から強度が分かっている光を入力し、２つの出力ポート（クロスポート２１、スルーポート２２）から出力される光の強度を測定し、２つの出力ポートの出力比（分岐比）を算出した。この算出例を図２に示す。

ここで、マッハ・ツェンダ干渉計１０の干渉条件は、第一の遅延アーム１６と第二の遅延アーム１７の光路長差によって定まる。紫外光を照射する前に、第一の遅延アーム１６と第二の遅延アーム１７の長さが等しい場合、この光路長差は、紫外光を照射するコア部１３（第一の遅延アーム１６または第二の遅延アーム１７のうちいずれか一方の一部）の長さと、紫外光を照射することによる実効屈折率の上昇量との積となる。すなわち、このようなマッハ・ツェンダ干渉計に紫外光を照射した場合の光学特性は、下記の式（１）で表される干渉条件に従う。
Ｌ・Δｎ＝ｍλ （１）

上記の式（１）において、Ｌは紫外光を照射するコア部（導波路）の長さ、Δｎはコア部における実効屈折率の変化量、ｍは回折次数（ｍは整数でなくてもよい）、λは測定波長をそれぞれ表す。

また、上記の式（１）において、回折次数がｍの場合、すなわち位相シフト量が２πｍの場合、導波路型光部品のクロスポートにおける出力値（Ｐ_{ｃｒｏｓｓ}）、スルーポートにおける出力値（Ｐ_{ｔｈｒｏｕｇｈ}）はそれぞれ、最大値を１で規格化して、下記の式（２）、（３）で表される。
Ｐ_{ｃｒｏｓｓ} ＝ｃｏｓ^２２πｍ （２）
Ｐ_{ｔｈｒｏｕｇｈ}＝ｓｉｎ^２２πｍ （３）

上記の式（２）、（３）において、導波路型光部品のクロスポートあるいはスルーポートのいずれか一方、または、これらの両方（照射時間＝０から数えた）における出力のピークの数と、クロスポートおよびスルーポートにおける出力値から、回折次数ｍを算出することができる。そして、この回折次数ｍの値を用いて、導波路型光部品における位相シフト量（＝２πｍ）を算出することができる。
ここで、図２に示すクロスポートとスルーポートとの出力比から算出された位相シフト量を図３に示す。

位相シフト量が分かれば、上記の式（１）を変形した下記の式（４）により、実効屈折率の変化量Δｎを算出することができる。
Δｎ＝ｍλ／Ｌ （４）

この実効屈折率の変化量の算出結果を図４に示す。
上述のような実効屈折率の変化量Δｎの測定を、導波路型光部を伝搬する光のｘ偏波、ｙ偏波それぞれに対して行うことにより、紫外光を照射することによってコア部に生じる各偏波に対する実効屈折率の上昇量、および、複屈折（ｘ偏波に対する実効屈折率の変化量とｙ偏波に対する実効屈折率の変化量の差）を算出することができる。

次に、紫外光をその偏波成分の電界の向きがコア部における光の伝搬方向と平行となるように、コア部に照射した場合と、紫外光をその偏波成分の電界の向きがコア部における光の伝搬方向と垂直となるように照射した場合のそれぞれについて、導波路型光部を伝搬する光（導波路型光部品内に入射された光）のｘ偏波、ｙ偏波それぞれに対する実効屈折率上昇量と、複屈折（ｘ偏波とｙ偏波との実効屈折率の上昇量の差）とを算出した結果の一例を図５または図６に示す。

図５は、直線偏光からなる紫外光を、直線偏光の電界の向きがコア部における光の伝搬方向と平行となるようにコア部に照射した場合、導波路型光部を伝搬する光の各偏波に対する実効屈折率の変化量と、複屈折とを算出した結果を示すグラフである。また、図６は、直線偏光からなる紫外光を、直線偏光の向きがコア部における光の伝搬方向と垂直となるようにコア部に照射した場合、導波路型光部を伝搬する光の各偏波に対する実効屈折率の変化量と、複屈折とを算出した結果を示すグラフである。

なお、紫外光を、直線偏光の電界の向きがコア部における光の伝搬方向と垂直となるようにコア部に照射するには、次のようにする。すなわち、上記図１３に示すように、直線偏光の電界の向きがコア部１１３の長手方向と垂直となるように、図１３のｙ軸方向から、紫外光源から発する紫外光１１４をコア部１１３に照射する。

図５の結果から、紫外光を、直線偏光の電界の向きがコア部における光の伝搬方向と平行となるようにコア部に照射した場合、紫外光の照射時間の経過に伴って、ｘ偏波に対する実効屈折率の上昇量およびｙ偏波に対する実効屈折率の上昇量を上昇させることができる上に、コア部における複屈折の変化も少ない。

一方、図６の結果から、紫外光を、直線偏光の電界の向きがコア部における光の伝搬方向と垂直となるようにコア部に照射した場合、紫外光の照射時間の経過に伴って、ｘ偏波に対する実効屈折率の上昇量およびｙ偏波に対する実効屈折率の上昇量を上昇させることができるものの、コア部における複屈折も大きくなる。

また、図５および図６において、実効屈折率の上昇量が十分に大きくなった照射時間１０８０秒における屈折率の上昇量および複屈折を表１に示す。

表１から、紫外光を、直線偏光の電界の向きがコア部における光の伝搬方向と平行となるようにコア部に照射した場合にコア部に生じる複屈折は、紫外光を、直線偏光の電界の向きがコア部における光の伝搬方向と垂直となるようにコア部に照射した場合にコア部に生じる複屈折の１／１０以下であることが分かる。

なお、この第一の方法では、コア部に生じる複屈折の差が最も顕著になる例として、紫外光を、直線偏光の電界の向きがコア部における光の伝搬方向と平行となるようにコア部に照射した場合と、紫外光を、直線偏光の電界の向きがコア部における光の伝搬方向と垂直となるようにコア部に照射した場合とを比較したが、一般的な紫外光（無偏光、全偏光、円偏光、楕円偏光、または、光導波路の伝搬路（コア部）における光の伝搬方向に対して平行でなく、かつ、垂直でない直線偏光）によってコア部に生じる複屈折は、上述の複屈折の中間の値となる。

また、この第一の方法で示したように、紫外光を、直線偏光の電界の向きがコア部における光の伝搬方向と平行となるように照射した場合、コア部に生じる複屈折が最も小さくなる。

以上のことから、導波路型光部品のコア部に照射する紫外光を直線偏光とし、この直線偏光の電界の向きがコア部における光の伝搬方向と平行となるように、紫外光をコア部に照射することによって、コア部に生じる複屈折を最小化することができることが分かる。よって、この第一の方法によれば、光誘起型の屈折率変化を用いた導波路型光部品の屈折率（光路長）制御において、コア部に生じる複屈折を最小化しつつ、導波路型光部品の光路長を所望の長さに設定することができる。

次に、図７〜図９を用いて、本発明に係る導波路型光部品の製造方法の第二の方法について説明する。
上述の第一の方法は、導波路型光部品のコア部に生じる複屈折を最小化する紫外光の照射方法を用いたが、この第二の方法は、少なくとも全偏光、無偏光などを導波路型光部品のコア部に照射した場合よりも、コア部に生じる複屈折が小さくなる紫外光の照射方法を用いる。

図７は、無偏光または全偏光からなる紫外光を、導波路型光部品のコア部に照射した場合、コア部に生じる複屈折を示す概略図である。
図７中、符号３１は導波路型光部品のコア部、３２は無偏光または全偏光からなる紫外光、３３はコア部に生じる複屈折をそれぞれ示す。

ここで、無偏光または全偏光からなる紫外光３２を、コア部３１における光の伝搬方向と垂直な成分（ｘ偏波）３２ａと、コア部３１における光の伝搬方向と平行な成分（ｚ偏波）３２ｂとに分解して考える。ここでは、ｘ偏波３２ａの大きさとｚ偏波３２ｂの大きさは等しくなっている。このように、ｘ偏波３２ａの大きさとｚ偏波３２ｂの大きさが等しい場合、コア部３１に生じる複屈折３３の大きさは、ｘ軸方向の成分３３ａとｚ軸方向の成分３３ｂとで等しくなる。

図８は、直線偏光からなる紫外光を、その電界の向きとコア部における光の伝搬方向とのなす角度が４５°となるように、コア部に照射した場合、コア部に生じる複屈折を示す概略図である。
図８中、符号４１は導波路型光部品のコア部、４２は直線偏波からなる紫外光、４３はコア部に生じる複屈折をそれぞれ示す。

ここで、直線偏光からなる紫外光４２を、コア部４１における光の伝搬方向と垂直な成分（ｘ偏波）４２ａと、コア部４１における光の伝搬方向と平行な成分（ｚ偏波）４２ｂとに分解して考える。ここでは、コア部４１における光の伝搬方向と、紫外光４２の電界の向きとのなす角度が４５°であるから、ｘ偏波４２ａの大きさとｚ偏波４２ｂの大きさは等しくなっている。

このように、ｘ偏波４２ａの大きさとｚ偏波４２ｂの大きさが等しい場合、コア部４１に生じる複屈折４３の大きさは、ｘ軸方向の成分４３ａとｚ軸方向の成分４３ｂとで等しくなる。すなわち、この複屈折４３は、無偏光または全偏光からなる紫外光を、コア部に照射した場合に、コア部に生じる複屈折と等価なものになる。

図９は、直線偏光からなる紫外光を、その電界の向きとコア部における光の伝搬方向とのなす角度が４５°未満となるように、コア部に照射した場合、コア部に生じる複屈折を示す概略図である。
図９中、符号５１は導波路型光部品のコア部、５２は直線偏波からなる紫外光、５３はコア部に生じる複屈折をそれぞれ示す。

ここで、直線偏光からなる紫外光５２を、コア部５１における光の伝搬方向と垂直な成分（ｘ偏波）５２ａと、コア部５１における光の伝搬方向と平行な成分（ｚ偏波）５２ｂとに分解して考える。ここでは、ｘ偏波５２ａの電界の大きさが、ｚ偏波５２ｂの電界の大きさよりも小さくなっている。

このように、ｘ偏波５２ａの電界の大きさが、ｚ偏波５２ｂの電界の大きさよりも小さい場合、コア部５１に生じる複屈折５３の大きさは、複屈折５３のｘ軸方向の成分５３ａの大きさが、複屈折５３のｚ軸方向の成分５３ｂの大きさよりも小さくなる。このように、複屈折５３のｘ軸方向の成分５３ａとｚ軸方向の成分５３ｂとでその大きさが異なる場合、コア部５１を伝搬する光の２偏波成分（ｘ偏波およびｙ偏波）に与える実効屈折率の上昇量の差は、図７または図８に示す場合と比較して小さくなる。つまり、コア部５１における光の伝搬方向と、コア部５１に照射する紫外光の直線偏波の電界の向きとがなす角度を４５°未満とすることにより、コア部５１に生じる複屈折（のうち光導波路を伝搬する光に影響を及ぼす成分）を、無偏光または全偏光からなる紫外光をコア部に照射した場合にコア部に生じる複屈折よりも小さくすることができる。

よって、この第二の方法によれば、光誘起型の屈折率変化を用いた導波路型光部品の屈折率（光路長）制御において、コア部に生じる複屈折を最小化しつつ、導波路型光部品の光路長を所望の長さに設定することができる。

次に、本発明に係る導波路型光部品の製造方法の第三の方法について説明する。
この第三の方法では、部分偏光からなる紫外光を用い、この部分偏光のうち最も強度の高い偏光成分の電界の向きが、コア部における光の伝搬方向と平行または略平行となるように、紫外光をコア部に照射することにより、コア部における光の伝搬方向と平行な方向（上述のｚ軸方向）の複屈折が、コア部における光の伝搬方向と垂直な方向（上述のｘ軸方向）の複屈折よりも大きくなるようにすることができる。

このように、コア部における光の伝搬方向と平行な方向の複屈折と、コア部における光の伝搬方向と垂直な方向の複屈折の大きさを異なるようにすれば、コア部を伝搬する光の２偏波成分（ｘ偏波およびｙ偏波）に与える実効屈折率の上昇量の差を小さくすることができる。よって、この第三の方法によれば、光誘起型の屈折率変化を用いた導波路型光部品の屈折率（光路長）制御において、コア部に生じる複屈折を最小化しつつ、導波路型光部品の光路長を所望の長さに設定することができる。

本発明の導波路型光部品の製造方法は、光学特性を制御する対象、すなわち紫外光を照射する対象が、導波路型光部品を平面型光回路に限定されるものではない。本発明の導波路型光部品の製造方法は、ファイバカプラを用いて作製したマッハ・ツェンダ干渉計（インタリーバなどとして用いられる）の光学特性の制御にも適用可能である。

本発明に係る導波路型光部品の製造方法の第一の方法における光学特性の制御方法を示す概略図である。 マッハ・ツェンダ干渉計のクロスポートとスルーポートとから出力される光の出力比を算出した結果を示すグラフである。 マッハ・ツェンダ干渉計のクロスポートとスルーポートとの出力比から算出された位相シフト量を示すグラフである。 マッハ・ツェンダ干渉計の実効屈折率の変化量の算出結果を示すグラフである。 マッハ・ツェンダ干渉計を伝搬する光のｘ偏波、ｙ偏波それぞれに対する実効屈折率上昇量と、複屈折とを算出した結果を示すグラフである。 マッハ・ツェンダ干渉計を伝搬する光のｘ偏波、ｙ偏波それぞれに対する実効屈折率上昇量と、複屈折とを算出した結果を示すグラフである。 無偏光または全偏光からなる紫外光を、導波路型光部品のコア部に照射した場合、コア部に生じる複屈折を示す概略図である。 直線偏光からなる紫外光を、その電界の向きとコア部における光の伝搬方向とのなす角度が４５°となるように、コア部に照射した場合、コア部に生じる複屈折を示す概略図である。 直線偏光からなる紫外光を、その電界の向きとコア部における光の伝搬方向とのなす角度が４５°未満となるように、コア部に照射した場合、コア部に生じる複屈折を示す概略図である。 一般的な紫外光を光導波路に照射した場合、コア部に生じる複屈折を示す概略図である。 紫外光を光導波路に照射した場合、紫外光のｚ偏波によりコア部に生じる複屈折を示す概略図である。 紫外光を光導波路に照射した場合、紫外光のｘ偏波によりコア部に生じる複屈折を示す概略図である。 一般的な紫外光を光導波路に照射することにより、光導波路の実効屈折率を制御して得られたマッハ・ツェンダ干渉計を示す概略図である。

符号の説明

１０・・・マッハ・ツェンダ干渉計、１１・・・基板、１２・・・クラッド層、１３・・・コア部、１４，１５・・・方向性結合器、１６・・・第一の遅延アーム、１７・・・第二の遅延アーム、１８・・・紫外光、１９・・・複屈折、２０・・・入力ポート、２１・・・クロスポート、２２・・・スルーポート。

Claims (6)

1. コア部と、該コア部の周囲に配されたクラッド層とを少なくとも備えた導波路型光部品に紫外光を照射して、前記導波路型光部品の光学特性を制御する工程を有する導波路型光部品の製造方法において、
   前記紫外光を直線偏光とし、該直線偏光の電界の向きが前記コア部における光の伝搬方向と平行となるように、前記紫外光を前記コア部の少なくとも一部に照射し、前記コア部の少なくとも一部に光の伝搬方向と平行な方向に複屈折を生じさせて、前記導波路型光部品の光学特性を制御することを特徴とする導波路型光部品の製造方法。
2. コア部と、該コア部の周囲に配されたクラッド層とを少なくとも備えた導波路型光部品に紫外光を照射して、前記導波路型光部品の光学特性を制御する工程を有する導波路型光部品の製造方法において、
   前記紫外光を直線偏光とし、該直線偏光の電界の向きと前記コア部における光の伝搬方向とのなす角度が４５°未満となるように、前記紫外光を前記コア部の少なくとも一部に照射し、前記コア部の少なくとも一部に光の伝搬方向とのなす角度が４５°未満の方向に複屈折を生じさせて、前記導波路型光部品の光学特性を制御することを特徴とする導波路型光部品の製造方法。
3. コア部と、該コア部の周囲に配されたクラッド層とを少なくとも備えた導波路型光部品に紫外光を照射して、前記導波路型光部品の光学特性を制御する工程を有する導波路型光部品の製造方法において、
   前記紫外光を部分偏光とし、該部分偏光のうち最も強度の高い偏光成分の電界の向きが前記コア部における光の伝搬方向と平行または略平行となるように、前記紫外光を前記コア部の少なくとも一部に照射し、前記コア部の少なくとも一部における光の伝搬方向と平行な方向の複屈折が、前記コア部における光の伝搬方向と垂直な方向の複屈折よりも大きくなるように、前記コア部の少なくとも一部に複屈折を生じさせて、前記導波路型光部品の光学特性を制御することを特徴とする導波路型光部品の製造方法。
4. コア部と、該コア部の周囲に配されたクラッド層とを少なくとも備えた導波路型光部品の光学特性が制御されてなる導波路型光部品であって、
   前記コア部の少なくとも一部は、光の伝搬方向と平行な方向に複屈折を有することを特徴とする導波路型光部品。
5. コア部と、該コア部の周囲に配されたクラッド層とを少なくとも備えた導波路型光部品の光学特性が制御されてなる導波路型光部品であって、
   前記コア部の少なくとも一部は、光の伝搬方向とのなす角度が４５°未満の方向に複屈折を有することを特徴とする導波路型光部品。
6. コア部と、該コア部の周囲に配されたクラッド層とを少なくとも備えた導波路型光部品の光学特性が制御されてなる導波路型光部品であって、
   前記コア部の少なくとも一部は、光の伝搬方向と平行な方向の複屈折および光の伝搬方向と垂直な方向の複屈折を有し、前記光の伝搬方向と平行な方向の複屈折が、前記光の伝搬方向と垂直な方向の複屈折よりも大きくなっていることを特徴とする導波路型光部品。
   
   

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