JP2010097231A

JP2010097231A - アレイ導波路回折格子型光合分波器

Info

Publication number: JP2010097231A
Application number: JP2010020449A
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: 2010-02-01
Filing date: 2010-02-01
Publication date: 2010-04-30

Abstract

【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’方向に温度に依存して光透過中心波長の温度に依存したずれ量を補償する分だけスライド移動させるスライド移動部材１７を導波路形成領域１０ａと導波路形成領域１０ｂを跨る態様で設ける。
【選択図】図１

Description

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に関するものである。

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。

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；ＡｒｒａｙｅｄＷａｖｅｇｕｉｄｅＧｒａｔｉｎｇ）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；ＰｌａｎａｒＬｉｇｈｔｗａｖｅＣｉｒｃｕｉｔ）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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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４ａ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。

λ_０＝ｎ_ｃΔＬ／ｍ・・・・・（１）

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。

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。

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。

特開２００１−２１５３４８号公報

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。

例えば波長１．５５μｍ帯において１００ＧＨｚ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。

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０．５ｎｍ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。

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。

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を提供することにある。

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が形成された導波路形成領域を有するアレイ導波路回折格子を備え、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がスラブ導波路を通る光の経路と交わる交差面で分離されてその分離面によって前記導波路形成領域の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されており、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温度に依存して、第１の導波路形成領域を第２の導波路形成領域に対して、前記分離面に沿って相対的にスライド移動させることにより、アレイ導波路回折格子の各光出力導波路から出力する光の光透過中心波長の温度依存性を抑制する、前記導波路形成領域よりも熱膨張係数が大きいスライド移動部材が前記第１と第２の導波路形成領域に跨る態様で配置されており、当該スライド移動部材の両端部位には脚部が設けられ、当該各脚部位置に対応する第１の導波路形成領域と第２の導波路形成領域の位置には嵌合溝が設けられ、前記スライド移動部材の各脚部が対応位置の前記嵌合溝に嵌合接着されて固定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。

また、第２の発明のアレイ導波路回折格子型光合分波器は、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が形成され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備え、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がスラブ導波路を通る光の経路と交わる交差面で分離されてその分離面によって前記導波路形成領域が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されており、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温度に依存して、第１の導波路形成領域を第２の導波路形成領域に対して、前記分離面に沿って相対的にスライド移動させることにより、アレイ導波路回折格子の各光出力導波路から出力する光の光透過中心波長の温度依存性を抑制する、前記導波路形成領域よりも熱膨張係数が大きいスライド移動部材が前記第１と第２の導波路形成領域のうちのいずれか一方と前記ベースとにそれぞれ跨る態様で配置されており、当該スライド移動部材の両端部位には脚部が設けられ、当該各脚部位置に対応する第１又は第２の導波路形成領域と前記ベースの位置には嵌合溝が設けられ、前記スライド移動部材の各脚部が対応位置の前記嵌合溝に嵌合接着されて固定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。

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けたことにより、光透過中心波長を設定波長にすることができる。

そして、上記スライド移動部材の長さ等を自在に設定し、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。

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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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１０ｂ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。

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。

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１９ｂにより把持されている。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、＋ｄｘ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０．０１１ｎｍ／℃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。

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。

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１７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。

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。

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。

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３００μｍ、深さが約０．７ｍｍの溝とする。

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。

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。

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３０に溝固定する。

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。

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×Δｔ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。

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。

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。

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１０ｂに分離する。

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２３，２４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。

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１９ｂ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。

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１５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。

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１０ａ，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。

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。

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。

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。

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。

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。

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１０ａ，１０ｂのＹ方向の相対位置が分離前後で変わることがない。

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。

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１９ａ，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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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１０の（ａ）、（ｂ）に示すように、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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims

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が形成された導波路形成領域を有するアレイ導波路回折格子を備え、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がスラブ導波路を通る光の経路と交わる交差面で分離されてその分離面によって前記導波路形成領域の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されており、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温度に依存して、第１の導波路形成領域を第２の導波路形成領域に対して、前記分離面に沿って相対的にスライド移動させることにより、アレイ導波路回折格子の各光出力導波路から出力する光の光透過中心波長の温度依存性を抑制する、前記導波路形成領域よりも熱膨張係数が大きいスライド移動部材が前記第１と第２の導波路形成領域に跨る態様で配置されており、当該スライド移動部材の両端部位には脚部が設けられ、当該各脚部位置に対応する第１の導波路形成領域と第２の導波路形成領域の位置には嵌合溝が設けられ、前記スライド移動部材の各脚部が対応位置の前記嵌合溝に嵌合接着されて固定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。
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が形成され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備え、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がスラブ導波路を通る光の経路と交わる交差面で分離されてその分離面によって前記導波路形成領域が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されており、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温度に依存して、第１の導波路形成領域を第２の導波路形成領域に対して、前記分離面に沿って相対的にスライド移動させることにより、アレイ導波路回折格子の各光出力導波路から出力する光の光透過中心波長の温度依存性を抑制する、前記導波路形成領域よりも熱膨張係数が大きいスライド移動部材が前記第１と第２の導波路形成領域のうちのいずれか一方と前記ベースとにそれぞれ跨る態様で配置されており、当該スライド移動部材の両端部位には脚部が設けられ、当該各脚部位置に対応する第１又は第２の導波路形成領域と前記ベースの位置には嵌合溝が設けられ、前記スライド移動部材の各脚部が対応位置の前記嵌合溝に嵌合接着されて固定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。