JP2012014039A

JP2012014039A - 波長合分波器およびその製造方法

Info

Publication number: JP2012014039A
Application number: JP2010151728A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kawashima; 洋志川島; Kazutaka Nara; 一孝奈良; Junichi Hasegawa; 淳一長谷川
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2010-07-02
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2012-01-19
Also published as: CN102313925A; US20120002918A1

Abstract

【課題】マッハツェンダ干渉計とアレイ導波路回折格子とを備える波長合分波器において、簡便な構成にてマッハツェンダ干渉計に設けられた温度補償材料の温度補償特性の劣化や剥離を低減可能な波長合分波器およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る波長合分波器１は、分離スラブ導波路５１ａ、５１ｂを有するＡＷＧ５と、２つのアーム導波路６３ａ、６３ｂを有するＭＺＩ６とを備える。上記２つのアーム導波路６３ａ、６３ｂには、温度補償溝６４ａ、６４ｂが形成されており、該温度補償溝６４ａ、６４、および分離スラブ導波路５１ａおよび５１ｂの間の空間９には、ＡＷＧ５やＭＺＩ６の導波路コアと屈折率整合し、該導波路コアの温度依存係数と異なる符号の温度依存係数を有し、可塑性または流動性を有する補償材料１０が充填されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、波長合分波器およびその製造方法に関し、より詳細には、温度無依存化（アサーマル化）を図った波長合分波器およびその製造方法に関するものである。

アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）の透過波長の温度依存性を抑制し、アサーマル化(温度無依存化)する方法として、主に2つの方法が提案され、実用化されている。
アサーマル化する方法の1つめは、ＡＷＧのアレイ導波路またはスラブ導波路に光路を横切る溝を設け、該溝に、屈折率温度依存性が負で且つ、屈折率の温度依存係数が導波路を構成する材料(通常は石英系ガラス)の屈折率の温度依存係数の数10倍の絶対値を有する温度補償材料(通常はシリコーン樹脂)を充填し、導波路自体の屈折率温度依存性を相殺する方法である(特許文献１参照)。

上記アサーマル化する方法の2つめは、ＡＷＧチップにおいて、ＡＷＧの入力(出力)導波路、または入力(出力)導波路とスラブ導波路の入力(出力)導波路側の一部分を残りの部分と分離し、両者をチップよりも大きな熱膨張係数を有する補償部材で接続することにより、温度変化に応じて両者の相対的な位置を変化させ、温度変化に伴うスラブ導波路端における焦点位置の変動に入力(出力)導波路を追従させる方法である(特許文献２参照)。この際、分離されたチップ間には屈折率整合材を充填し、反射や放射損失を抑制する技術が、特許文献３に開示されている。また、特許文献３に開示された技術では、導波路ガラスの湿気からの保護など信頼性確保を目的に、チップ全体を屈折率整合材に浸漬し、気密封止したモジュールが用いられている。

一方、アレイ導波路回折格子(ＡＷＧ)の透過波長帯域を拡大するための方法として、アレイ導波路の入力導波路にマッハツェンダ干渉計(ＭＺＩ)を設け、ＡＷＧとＭＺＩの周波数特性を同期させたＭＺＩ−ＡＷＧが提案されている(特許文献４参照)。

このＭＺＩ−ＡＷＧの透過波長をアサーマル化(温度無依存化)するための方法として、上記のＡＷＧの温度無依存化手法を応用して、主に2つの方法が提案されている（特許文献５、特許文献６参照）。

ＭＺＩ−ＡＷＧのアサーマル化の方法の1つめは、ＭＺＩのアーム導波路及びＡＷＧのアレイ導波路またはスラブ導波路に光路を横切る溝を設け、該溝に、屈折率温度依存性が負で且つ屈折率の温度依存係数が導波路を構成する材料の温度依存係数の数10倍の絶対値を有する温度補償材料を充填する方法である。

ＭＺＩ−ＡＷＧのアサーマル化の方法の2つめは、ＭＺＩのアーム導波路に該アーム導波路を横切るように形成された溝に、上記と同様な屈折率温度依存性が負で且つ屈折率の温度依存係数が導波路を構成する材料の温度依存係数の数10倍の絶対値を有する温度補償材料を充填し、且つＡＷＧチップにおいて、ＡＷＧの入力(出力)導波路、または入力(出力)導波路とスラブ導波路の入力(出力)導波路側の一部分を残りの部分と分離し、両者をチップよりも大きな熱膨張係数を有する補償部材で接続することにより、温度変化に応じて両者の相対的な位置を変化させ、温度変化に伴うスラブ導波路端における焦点位置の変動に入力(出力)導波路を追従させる方法である。

特許第３４３６９３７号明細書特許第３４３４４８９号明細書特開２００１−１８８１４１号公報特許第３２５６４１８号明細書特開２００９−１８６６８８号公報特開２００９−１８０８３７号公報特開２００６−３３０２８０号公報

このうち、ＭＺＩ−ＡＷＧのアサーマル化の方法の2つめにおいては、上述のように信頼性確保の観点でＭＺＩ−ＡＷＧを備えるチップ全体を屈折率整合材に浸漬することが望ましいが、その場合、屈折率整合材とＭＺＩ部に充填した温度補償材料とが接触することがあるため、屈折率整合材やそれに含まれる不純物の温度補償材料への混入や、相互の化学反応による温度補償材料の温度補償特性の劣化や温度補償材料の溝壁面からの剥離を引き起こす可能性があり、問題であった。

また、ＭＺＩ−ＡＷＧを備えるチップ全体を屈折率整合材に浸漬しない場合であっても、反射や放射損失抑制の観点からスラブ導波路における分離部に屈折率整合材を充填することが望ましい。この場合、ＭＺＩに設けられた温度補償材料と上記分離部に充填された屈折率整合材とが接触しないようにするためには、温度補償材料充填部と屈折率整合材充填部との距離を離す必要があり、サイズの増大を招くという問題があった。

これらの問題を解決するために、ＭＺＩに設けられた温度補償材料の表面を保護膜で覆う方法（特許文献６参照)や、温度補償材料の流出抑制用の溝などを形成する方法(特許文献７参照)も提案されている。しかしながら、これらの方法では、部材や工程数の増大によるコスト増が発生する問題があった。さらには、ＭＺＩ−ＡＷＧを備えるチップに上記保護膜や流出抑制用の溝等を設けることになり、装置の複雑化を招いていた。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、マッハツェンダ干渉計とアレイ導波路回折格子とを備える波長合分波器において、簡便な構成にてマッハツェンダ干渉計に設けられた温度補償材料の温度補償特性の劣化や温度補償材料の剥離を低減可能な波長合分波器およびその製造方法を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、１本以上の第１の導波路に接続された２つのアーム導波路を有するマッハツェンダ干渉計と、前記マッハツェンダ干渉計に接続された第１のスラブ導波路と、前記第１のスラブ導波路に接続された光路長が互いに異なる複数の導波路を有するアレイ導波路と、前記アレイ導波路に接続された第２のスラブ導波路と、前記第２のスラブ導波路に接続された複数の並設された第２の導波路と、を有するアレイ導波路回折格子と、を備える波長合分波器であって、前記第１のスラブ導波路が該第１のスラブ導波路を通る光の経路と交わる面で分離されており、前記分離された第１のスラブ導波路の一方および前記マッハツェンダ干渉計が設けられた第１の部材と、前記分離された第１スラブ導波路の他方および前記アレイ導波路が設けられた第２の部材と、前記アレイ導波路回折格子の透過中心波長の温度依存性が低減するように、温度変化に応じて前記第１の部材および前記第２の部材の少なくとも一方を移動させて、前記分離された第１のスラブ導波路の一方および前記分離された第１のスラブ導波路の他方の相対的な位置を変化させる温度補償機構と、を備え、前記マッハツェンダ干渉計の前記２つのアーム導波路の少なくとも一方には、前記アーム導波路と交差するように設けられた溝が形成されており、前記溝、および前記分離された第１のスラブ導波路の一方と他方との間には、前記アレイ導波路回折格子および前記マッハツェンダ干渉計の導波路コアと屈折率整合し、該導波路コアの温度依存係数と異なる温度依存係数を有し、可塑性または流動性を有する同一の補償材料が充填されていることを特徴とする。

また、本発明の第２の態様は、上記第１の態様に係る波長合分波器を製造するための製造方法であって、前記アレイ導波路回折格子、前記マッハツェンダ干渉計、および前記温度補償機構が形成された構成を用意する工程と、前記溝、および前記分離されたスラブ導波路の一方と他方との間に、前記同一の補償材料を充填する工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、マッハツェンダ干渉計とアレイ導波路回折格子とを備える波長合分波器において、簡便な構成にてマッハツェンダ干渉計に設けられた温度補償材料の劣化や剥離を低減することができる。

本発明の一実施形態に係る波長合分波器の上面図である。図１のＡ−Ａ’線矢視断面図である。本発明の一実施形態に係る波長合分波器および温度補償していない波長合分波器のそれぞれに対する、透過中心波長の温度依存性を示す図である。本発明の一実施形態に係る波長合分波器および従来例に係る波長合分波器のそれぞれに対する、透過中心波長変動の経時変化を示す図である。本発明の一実施形態に係る波長合分波器の製造工程を示す図である。本発明の一実施形態に係る波長合分波器の製造工程を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る波長合分波器の上面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’線矢視断面図である。
図１において、パッケージ２内には、波長合分波器１（以下、単に“チップ”と呼ぶこともある）が設けられている。波長合分波器１は、第１の基板部３ａと第２の基板部３ｂとを備えており、第１の基板部３ａと第２の基板部３ｂとは補償部材４を介して接続されている。上記第１の基板部３ａと第２の基板部３ｂとは別々に形成しても良いし、単一の基板から分離して形成しても良い。

第１の基板部３ａおよび第２の基板部３ｂ上には、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）が形成されている。ＡＷＧ５は、スラブ導波路５１と、光路長が互いに異なる複数の導波路を有するアレイ導波路５２と、スラブ導波路５３と、複数の導波路を有する出力導波路５４とを備えている。本実施形態では、スラブ導波路５１が該スラブ導波路５１を通る光の経路と交わる面で２つに分離されており、分離されたスラブ導波路５１の一方である分離スラブ導波路５１ａは第１の基板部３ａ上に設けられ、他方である分離スラブ導波路５１ｂは第２の基板部３ｂ上に設けられている。なお、分離スラブ導波路５１ａと分離スラブ導波路５１ｂとの間に形成された分離部には、空間９が形成されている。

第２の基板部３ｂ上には、分離スラブ導波路５１ｂの他に、マッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）６が設けられている。該ＭＺＩ６は、入力導波路６１と、光分岐器６２と、アーム導波路６３ａ、６３ｂとを備えている。該アーム導波路６３ａ、６３ｂは、ＭＺＩ６の出力部分においてそれぞれの導波路を伝播した光が干渉するように近接して配置されており、該近接したアーム導波路６３ａ、６３ｂは分離スラブ導波路５１ｂに光学的に接続されている。よって、ＭＺＩ６を伝播した光が、分離スラブ導波路５１ｂに入射し、さらには分離スラブ導波路５１ａに入射するように、ＭＺＩ６、分離スラブ導波路５１ｂ、および分離スラブ導波路５１ａが配置されている。
なお、本実施形態では入力導波路６１を１本設けた例を示したが、２本以上の入力導波路６１を並設してもよい。

アーム導波路６３ａ、６３ｂのそれぞれには、ＭＺＩ６をアサーマル化するための温度補償材料として機能する材料（後述する補償材料）を充填するための温度補償溝６４ａ、６４ｂが形成されている。なお、本実施形態では、アーム導波路６３ａ、６３ｂの双方に温度補償溝６４ａ、６４ｂを設けているが、温度補償溝は、アーム導波路６３ａ、６３ｂのいずれか一方に設けても良い。

また、ＭＺＩ６の入力導波路６１には、入力光ファイバ７が光学的に接続されており、ＡＷＧ５の出力導波路５４には、複数の出力光ファイバ８が光学的に接続されている。

補償部材４は、ＡＷＧ５の使用環境温度が所定温度だけ変化した際に、第２の基板部３ｂが所定量だけ移動するように熱膨張により伸縮する部材であり、例えばアルミニウム等である。すなわち、補償部材４は、ＡＷＧ５の各透過中心波長の温度依存変動を低減する方向に分離スラブ導波路５１ｂ（すなわち、第２の基板部５１ｂ）を移動させる機構、すなわち、温度変化に応じて分離スラブ導波路５１ａと分離スラブ導波路５１ｂとの相対的な位置を変化させてＡＷＧ５の透過波長の温度依存性を低減させる機構として機能する。

図１において、波長合分波器１はクッション性を有する弾性部材(図示せず)を介してパッケージ２内に配置されており、熱伸縮する補償部材４による第１の基板部３ａと第２の基板部３ｂとの相対的な位置変化を妨げないようになっている。従って、温度変化により熱伸縮する補償部材４により第１の基板部３ａに接続された第２の基板部３ｂは、使用環境温度変化に応じて第１の基板部３ａに対して図１の矢印方向Ｐに相対的に移動することになり、分離スラブ導波路５１ｂも温度変化に応じて矢印方向Ｐにおいて移動することになる。従って、使用環境温度が変化しても、該温度変化に応じて補償部材４が変形し、分離スラブ導波路５１ａへの光の入射位置を補正するように分離スラブ導波路５１ｂを相対的に移動させることができ、各波長の各々について集光すべき出力導波路５４の位置の温度変化を低減することができる。

なお、図１では、波長合分波器１は、符号７の光ファイバから入力光を入力し、符号８の光ファイバから出力光を出力するようにすることで、分波器として機能するが、符号８の光ファイバから入力光を入力し、符号７の光ファイバから出力光を出力するようにすることで、合波器として機能する。

本実施形態では、図１、図２に示すように、空間９および温度補償溝６４ａ、６４ｂを含むチップ全体が同一の補償材料１０で覆われている。

該補償材料１０は、屈折率整合の観点から使用温度付近においてＡＷＧ５やＭＺＩ６の導波路コア（例えば、石英系ガラス）と略同一の屈折率を有し、且つ、ＭＺＩ６のアサーマル化の観点から屈折率の温度依存係数ｄｎ_２／ｄＴが、導波路コアの屈折率の温度依存係数ｄｎ_１／ｄＴと逆の符号を有し、且つ絶対値が３０〜４０倍程度の値となっている。なお、ｎ_１は、上記導波路コアの屈折率であり、ｎ_２は、補償材料の屈折率である。

これにより、該補償材料は、スラブ切断部としての空間９においては屈折率整合材として伝搬光の反射や放射損失を低減する働きを有し、かつ温度補償溝６４ａ、６４ｂ内においては屈折率整合材として伝搬光の放射損失を低減すると共に、環境温度に応じて導波路コアと逆方向の屈折率変化をすることにより、ＭＺＩ６のアーム導波路６３ａ、６３ｂ全体としての屈折率の温度変化を抑制し、ＭＺＩ６の透過波長の温度依存性を低減する働きを有している。

また、該補償材料１０は、補償部材４によるＡＷＧ５の温度補償動作（温度変化に応じた分離スラブ導波路５１ｂ（第２の基板部３ｂ）の移動）を妨げない程度の適切な硬度を有していることが望ましく、具体的には、該補償材料は、粘度１００００ｍｍ^２／ｓ以下の液体状であることが望ましい。また、樹脂であっても、空間９に介在する際に、上記補償部材４によるＡＷＧ５の温度補償動作を妨げない程度に変形するものであれば、本発明の補償材料として用いても良い。

更には、高温多湿の環境下における信頼性確保のため、該補償材料は非水溶性であることが望ましい。

例えば、ＡＷＧ５およびＭＺＩ６の導波路コアとして石英系ガラスを用いる場合、このような補償材料としては、例えばシリコーンオイルやシリコーンゲルを用いることができ、具体的には、信越化学工業株式会社製の製品名ＯＦ−３８Ｅ、東レ・ダウコーニング株式会社製の製品名ＯＰ−１０１等や信越化学工業株式会社製の製品名Ｘ３８−７４２７、同社製の製品名Ｘ３８−４５２等を用いることができる。

上述のように、本実施形態で重要なことは、ＡＷＧ５とＭＺＩ６とを組み合わせて形成された波長合分波器において、ＡＷＧ５の分離したスラブ導波路５１ａ、５１ｂ間を屈折率整合する屈折率整合材と、ＭＺＩ６をアサーマル化するための温度補償材料とを同一の補償材料とし、かつ各透過中心波長の温度依存変動を解消する程度の、分離したスラブ導波路５１ａ、５１ｂの相対的な位置変化を妨げないようにすることである。従って、本実施形態では、補償材料としては、ＡＷＧやＭＺＩの導波路コアと屈折率整合し、該導波路コアの温度依存係数と異なる温度依存係数を有し、可塑性または流動性を有する材料であればいずれを用いても良い。また、補償材料として該導波路コアの温度依存係数と異なる符号の温度依存係数を有する材料を用いれば、温度補償をより効率的に行うことができる。

このような補償材料を空間９および温度補償溝６４ａ、６４ｂに充填することにより、温度補償材料と屈折率整合材とを同一の補償材料とすることができる。従って、温度補償材料と屈折率整合材との混入や相互の化学反応による温度補償特性の劣化や、屈折率整合材が温度補償材料とチップに形成した溝との界面に侵入することによる温度補償材料の剥離などの信頼性劣化要因を低減することができる。また、溝とチップ切断部（空間９）とを近接して配置することが可能になることから、小型化が可能になる。また、使用部材を削減することにより、材料コストを低減することができる。さらには、温度補償材料が充填された後の温度補償溝を保護膜で覆ったり、温度補償材料の流出抑制溝を設けたりする必要が無いので、装置を簡便な構成にすることができる。

以下では、上記本実施形態の補償材料の条件を勘案し、石英ガラスのｄｎ_１／ｄＴ＝約1×１０^−５（１／℃）に対して、ｄｎ_２／ｄＴ=−４０×１０^−５（１／℃）を有し、粘度が約１０００ｍｍ^２／ｓのシリコーンオイルを補償材料として空間９および温度補償溝６４ａに充填する場合について、波長合分波器の温度変化に対する中心波長依存性の測定および波長合分波器の信頼性試験を行った。なお、ＭＺＩ６としてＦＳＲが２２ＧＨｚのＭＺＩを用い、該ＭＺＩ６のアーム導波路６３ａに約２４０μｍの長さの温度補償溝６４ａを設けている。なおアーム導波路６３ａには温度補償溝を設けていない。

図３は、本実施形態に係る波長合分波器の透過中心波長温度依存性を示す図である。比較のため、図３において、アサーマル化していない波長合分波器の中心波長の温度依存性も併せて示す。図３より、本実施形態の構成により、波長合分波器の中心波長の温度依存性を補償できていることが分かる。

図４は、本実施形態に係る波長合分波器の信頼性試験による透過中心波長変動の経時変化を示す図である。比較のため、図４において、温度補償材料として硬度２５のシリコーン樹脂をＭＺＩ６の温度補償溝６４ａに充填し、屈折率整合材として粘度３０００ｍｍ^２／ｓのシリコーンオイルを空間９に充填したとき（すなわち、従来例）の中心波長変動の経時変化も併せて示す。図４より、従来例においては時間の経過に伴って中心波長の変動増が発生しているのに対し、本実施形態の波長合分波器では、時間が経過しても中心波長がほぼ一定に保たれ、より高い信頼性を有していることが分かる。このように、本実施形態によれば、波長合分波器１の透過中心波長の経時安定性を向上することができ、長時間経過しても良好に動作させることができる。

次に、補償材料として上記シリコーンオイルを用いる場合についての波長合分波器の製造方法を説明する。
図５は、本実施形態に係る波長合分波器の製造工程を示す図である。
図５において、工程Ｓ５１では、第１の基板部３ａと第２の基板部３ｂとを分離させる前の基板上に、ＡＷＧ５およびＭＺＩ６を形成する。なお、該ＡＷＧ５およびＭＺＩ６の形成は、通常用いられる方法により行えばよい。次いで、工程Ｓ５２では、工程Ｓ５１にて作製されたＭＺＩ６のアーム導波路６３ａ、６３ｂのそれぞれに、ドライエッチング等により温度補償溝６４ａ、６４ｂを形成する。次いで、工程Ｓ５３では、ダイシングソー等により、スラブ導波路５１を該スラブ導波路５１を通る光の経路と交わる面で分離して分離スラブ導波路５１ａ、５１ｂが形成されるように切断し、ＡＷＧ５およびＭＺＩ６が形成された基板を、第１の基板部３ａおよび第２の基板部３ｂに分離する。

次いで、工程Ｓ５４では、入力光ファイバ７の端面、出力光ファイバ８の端面、および波長合分波器１のこれらの光ファイバを接続する端面を研磨し、入力光ファイバ７および出力光ファイバ８を波長合分波器１に接着する。次いで、工程Ｓ５５では、第１の基板部３ａと第２の基板部３ｂとを補償部材４を介して固定する。このとき、分離スラブ導波路５１ａと分離スラブ導波路５１ｂとが対向するように配置して、分離された第１の基板部３ａと第２の基板部３ｂとを、補償部材４を介して接続する。なお、補償部材４と、第１基板部３ａおよび第２基板部３ｂとは、接着剤等によって接着させれば良い。次いで、工程Ｓ５６では、第１の基板部３ａ、第２基板部３ｂ、補償部材４を有する波長合分波器１を弾性部材(図示せず)を介してパッケージ２に配置する。

このように、工程Ｓ５１〜Ｓ５６により、温度補償溝６４ａ、６４ｂ、および空間９に補償材料１０が充填されていない波長合分波器１が用意される。

次いで、工程Ｓ５７では、工程Ｓ５６にてパッケージに充填された波長合分波器１に対して、補償材料としてのシリコーンオイルを供給して、空間９および温度補償溝６４ａ、６４ｂに同一のシリコーンオイルを充填する。よって、パッケージ２内において、波長合分波器１はシリコーンオイルに浸漬されることになる。

次いで、工程Ｓ５８では、上記パッケージ２に蓋を被せ、該蓋とパッケージ２とをシーム溶接、レーザ溶接等により接合することにより、パッケージを封止する。これにより、空間９および温度補償溝６４ａ、６４ｂにシリコーンオイルが充填された波長合分波器１は、気密封止される。

本実施形態では、空間９および温度補償溝６４ａ、６４ｂに充填する材料を、同一の補償材料とし、チップ（波長合分波器１）の略全体を補償材料に浸漬させている。すなわち、ＭＺＩ６のアーム導波路６３ａ、６３ｂに形成した温度調整溝６４ａ、６４ｂとチップ切断部としての空間９とに同時に屈折率整合材および温度補償材として機能する材料（補償材料）を充填する。従って、アセンブリコストを低減でき、またチップの保護を図ることができる。

従来では、図５の工程Ｓ５７に相当する工程は、スラブ導波路の分離部に屈折率整合材を充填する工程であり、さらに工程Ｓ５４に相当する工程と工程Ｓ５５に相当する工程との間に、ＭＺＩのアーム導波路に形成された温度補償溝に温度補償材料としての樹脂を充填する工程と、該樹脂を硬化する工程との２つの工程を余計に行わなければならなかった。しかしながら、本実施形態では、これらの２つの工程を削除することができる。

また、波長合分波器全体が気密封止されていることにより、通常のアサーマルＡＷＧと同様な高信頼性を得ることができる。

さらに、補償材料をシリコーンオイルといった液体とすることにより、必要な部分（温度補償溝６４ａ、６４ｂ、空間９）に容易に補償材料を充填できるとともに、補償部材４によるＡＷＧ部分の位置変化を妨げることがなく、良好な温度補償特性を得ることができる。

なお、上述の実施形態では、本実施形態に係る補償材料としてシリコーンオイルといった液体について説明したが、上述した補償材料の性質を有するゲル（例えば、温度補償動作を妨げない程度に変形可能なシリコーンゲル）や樹脂（例えば、温度補償動作を妨げない程度に変形可能なシリコーン樹脂）を用いることによって、必要な箇所である温度補償溝６４ａ、６４ｂ、および空間９にのみ補償材料を配置することができる。また、補償材料をゲルとすることにより、容易に補償材料を充填できるとともに、補償部材によるＡＷＧ部分の位置変化を妨げることがない程度の補償材料の硬度を得ることができ、液体よりも取り扱い性を向上することができる。

さらに、補償材料をシリコーン樹脂とすることにより、屈折率の整合性と屈折率の温度依存性を両立した適切な補償材料特性を得ることができる。

なお、補償材料としてゲルや樹脂を用いる場合は、工程Ｓ５７と工程Ｓ５８との間で、温度補償溝６４ａ、６４ｂ、空間９に充填された補償材料を硬化する工程を行えばよい。

（第２の実施形態）
従来技術においては、ＭＺＩのアサーマル化のための温度補償材料としては固体状樹脂材料を用い、分離したスラブ導波路間における屈折率整合材としてはオイル状またはゲル状材料を用いることが提案されているが、第１の実施形態に係るＭＺＩとＡＷＧとを備える波長合分波器（“ＭＺＩ−ＡＷＧ”とも呼ぶ）において用いる、温度補償材料と屈折率整合材とを兼ねた補償材料としては、温度変化に応じた切断チップ間の相対的な位置変化を妨げないよう、流動性または可塑性を有するオイル状、ゲル状、または樹脂状材料のような材料を用いることになる。

一方、ＭＺＩ−AＷＧにおいて所望の波長帯域において平坦な透過帯域特性を得るためには、ＭＺＩ部分の透過波長特性とＡＷＧ部分の透過波長特性とが所望の波長帯域において同期している必要がある。しかし、ＭＺＩ部分及びＡＷＧ部分はそれぞれ作製誤差を有し、通常は作製した時点においては両者の透過波長特性は同期していないことから、ＡＷＧ切断部分の固定位置調整及びＭＺＩのアーム導波路部分のＵＶ光等による位相トリミングを行うことで、所望の特性を得ている。

従来技術においては、温度補償材料は固体状であったため、温度補償材料を充填・硬化後にＵＶ光等によるＭＺＩの位相トリミングを行ってＭＺＩを所望の特性に調整した後、ＡＷＧ切断部分の位置を調整して固定することで所望の特性を得ている。

本実施形態では、第１の実施形態で説明した波長合分波器（ＭＺＩ−ＡＷＧ）における、ＭＺＩの透過波長特性のＡＷＧの透過波長特性への合せ込み方法について説明する。

図６は、本実施形態に係る波長合分波器の作製方法を示す図である。
本実施形態では、補償材料としてシリコーンオイルを用いる場合について説明する。なお、図６において、工程Ｓ６１〜Ｓ６４、工程Ｓ６９〜Ｓ７２については、図５の工程Ｓ５１〜Ｓ５８と同様なので、それら説明を省略する。

図６において、工程Ｓ６１〜工程Ｓ６４までを行った後、工程Ｓ６５において、温度補償溝６４ａ、６４ｂに、工程Ｓ７１にて用いるシリコーンオイルと同一のシリコーンオイルを充填する。これは、ＭＺＩ６の位相トリミングのために行うものであるので、補償材料の仮充填と言える。次いで、工程Ｓ６６では、補償材料が仮充填された状態で現在の構成の波長合分波器１に対して、入力光ファイバ７から所定波長帯の光を入射し、出力光ファイバ８から出射した光を検知することにより、ＭＺＩ６の透過波長特性とＡＷＧ５の透過波長特性とが同期しているか否か測定し、ＭＺＩ６の特性評価を行う。次いで、工程Ｓ６７では、工程Ｓ６６での特性評価の結果に基づいて、ＭＺＩ６の透過波長特性がＡＷＧ５の透過波長特性と一致するように、ＭＺＩのアーム導波路へのＵＶ光照射などによる位相トリミングを行う。これにより、所望の波長帯域において、ＭＺＩ６の透過波長特性のＡＷＧ５の透過波長特性への合せ込みができる。次いで、工程Ｓ６８では、温度補償溝６４ａ、６４ｂに仮充填されたシリコーンオイルを除去する。

本実施形態の波長合分波器は、第１の実施形態の波長合分波器と略同一であるが、作製途中工程においてＭＺＩ６のアーム導波路に形成した温度補償溝６４ａ、６４ｂに補償材料を仮充填してＭＺＩ６の特性を評価し、補償材料の本充填（工程Ｓ７１での充填）の前にＭＺＩ６の位相トリミングを行っている点が異なる。

このようにして補償材料を仮充填した状態でＭＺＩ６の特性調整を実施することによって、ＭＺＩ部分の透過波長特性とＡＷＧ部分の透過波長特性とを同期させることができ、所望の特性を容易に得ることができる。

１波長合分波器
３ａ、３ｂ基板部
４補償部材
５ＡＷＧ
６ＭＺＩ
９空間
１０補償材料
５１ａ、５１ｂ分離スラブ導波路
５２アレイ導波路
５３スラブ導波路
５４出力導波路
６１入力導波路
６２光分岐部
６３ａ、６３ｂアーム導波路
６４ａ、６４ｂ温度補償溝

Claims

１本以上の第１の導波路に接続された２つのアーム導波路を有するマッハツェンダ干渉計と、
前記マッハツェンダ干渉計に接続された第１のスラブ導波路と、前記第１のスラブ導波路に接続された光路長が互いに異なる複数の導波路を有するアレイ導波路と、前記アレイ導波路に接続された第２のスラブ導波路と、前記第２のスラブ導波路に接続された複数の並設された第２の導波路と、を有するアレイ導波路回折格子と、を備える波長合分波器であって、
前記第１のスラブ導波路が該第１のスラブ導波路を通る光の経路と交わる面で分離されており、
前記分離された第１のスラブ導波路の一方および前記マッハツェンダ干渉計が設けられた第１の部材と、
前記分離された第１スラブ導波路の他方および前記アレイ導波路が設けられた第２の部材と、
前記アレイ導波路回折格子の透過中心波長の温度依存性が低減するように、温度変化に応じて前記第１の部材および前記第２の部材の少なくとも一方を移動させて、前記分離された第１のスラブ導波路の一方および前記分離された第１のスラブ導波路の他方の相対的な位置を変化させる温度補償機構と、を備え、
前記マッハツェンダ干渉計の前記２つのアーム導波路の少なくとも一方には、前記アーム導波路と交差するように設けられた溝が形成されており、
前記溝、および前記分離された第１のスラブ導波路の一方と他方との間には、前記アレイ導波路回折格子および前記マッハツェンダ干渉計の導波路コアと屈折率整合し、該導波路コアの温度依存係数と異なる温度依存係数を有し、可塑性または流動性を有する同一の補償材料が充填されていることを特徴とする波長合分波器。
前記補償材料は、液体であることを特徴とする請求項１に記載の波長合分波器。
前記補償材料は、ゲルであることを特徴とする請求項１に記載の波長合分波器。
前記補償材料は、シリコーン樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の波長合分波器。
請求項１に記載の波長合分波器を製造するための製造方法であって、
前記アレイ導波路回折格子、前記マッハツェンダ干渉計、および前記温度補償機構が形成された構成を用意する工程と、
前記溝、および前記分離されたスラブ導波路の一方と他方との間に、前記同一の補償材料を充填する工程と
を有することを特徴とする波長合分波器の製造方法。
前記同一の補償材料を充填する工程の前に、前記溝に前記同一の補償材料を充填し、前記アレイ導波路回折格子の透過波長特性と前記マッハツェンダ干渉計の透過波長特性とが同期するように、前記マッハツェンダ干渉計に位相トリミングを施し、該位相トリミングが終了した後に、前記溝に充填された前記補償材料を取り除く工程をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の波長合分波器の製造方法。