JP2012014071A

JP2012014071A - アレイ導波路回折格子型光合分波器

Info

Publication number: JP2012014071A
Application number: JP2010152244A
Authority: JP
Inventors: Junichi Hasegawa; 淳一長谷川; Kazutaka Nara; 一孝奈良
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: CN102985858A; US20120195553A1; WO2012002250A1

Abstract

【課題】複数のアレイ導波路回折格子を有していてもパッケージサイズを縮小できるアレイ導波路回折格子型光合分波器の提供。
【解決手段】基板上に、第１導波路２０、第１スラブ導波路２２、アレイ導波路２８、第２スラブ導波路２６、および第２導波路２４を有するアレイ導波路回折格子１４が複数設けられ、かつ、前記第１スラブ導波路２２または前記第２スラブ導波路２６において第１の分離導波路チップ１６Ａと第２の分離導波路チップ１６Ｂに分割された導波路チップ１６と、温度変化に応じて伸縮することにより、第１の導波路チップと第２の導波路チップを相対移動させてアレイ導波路回折格子１４の光透過中心波長の温度依存性シフトを補償する補償部材１８を備える。導波路チップは、アレイ導波路２８の湾曲方向に沿って湾曲した形状を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、異なる波長の光をひとつにまとめたり、波長毎に分離したりする波長合分波器の機能を有するアレイ導波路回折格子型光合分波器に関し、特にアサーマル化（温度無依存化）を図ったアレイ導波路回折格子型光合分波器に関する。

波長合分波器（合波／分波）として重要な役割を担うアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ（ＡｒｒａｙｅｄＷａｖｅｇｕｉｄｅＧｒａｔｉｎｇ））では、石英系ガラスにおける光の屈折率に温度依存性があるため、中心波長（透過中心波長）にも温度依存性が生じる。

石英系ガラスで作製されたＡＷＧの中心波長の温度依存性は、０．０１１ｎｍ／℃であり、Ｄ−ＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ−ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送システムで使用するためには、無視できない大きな値となっている。

そのため、近年、多様化が進むＤ−ＷＤＭ伝送システムにおいて、ＡＷＧは、電源を必要としないアサーマル化（温度無依存化）が強く求められている。

従来、補償板を用いてアサーマル化を図ったアレイ導波路回折格子型光合分波器（アサーマルＡＷＧモジュール）が特許文献１に記載されている（図１７参照）。図１７に示すアレイ導波路回折格子型光合分波器１００は、導波路チップ１１４に形成された第１導波路１０２と、第１導波路１０２に接続された第１スラブ導波路１０４と、第２導波路１０６と、第２導波路１０６に接続された第２スラブ導波路１０８と、第１スラブ導波路１０４と第２スラブ導波路１０８を接続するアレイ導波路１１０を備えている。

このアレイ導波路回折格子型光合分波器１００は、第１スラブ導波路１０４部分で２つに切断され、第１スラブ導波路１０４の一部１０４Ａを含む入力側部分１１６と、第１スラブ導波路１０４の他部１０４Ｂを含む出力側部分１１８に分割されている。

そして、この入力側部分１１６と出力側部分１１８が補償板１１２で接続されている。この構成により、温度が変化することで補償板１１２が伸縮して第１スラブ導波路１０４の一部１０４Ａを移動させることで、温度変化によってシフトした波長を是正することができる。

この構成により、温度が変化しても、第２導波路１０６へ入力された光と同一の波長の光を第１導波路１０２から取り出すことができるようになっている。

特許第３７６４１９５号公報

通常、波長合分波器は、１つのパッケージ内に合波用のＡＷＧと分波用のＡＷＧの２つのＡＧＷを収納している。近年の波長合分波器の高機能化に伴い、パッケージ内に入れる部品点数は多くなる傾向にあり、パッケージが大きくなってしまう問題がある。

たとえば、特許文献１に記載のアレイ導波路回折格子を複数個、１つのパッケージに収納しようとすると、パッケージのサイズが非常に大きくなってしまうという問題があった。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、複数のアレイ導波路回折格子を１つのパッケージに収納した場合においてもパッケージサイズを小さく抑えることができるアレイ導波路回折格子型光合分波器の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、基板上に、少なくとも１本の第１導波路と、前記第１導波路に接続された第１スラブ導波路と、前記第１スラブ導波路における第１導波路とは反対側に一端が接続されているとともに、互いに異なる長さを有し、同一方向に湾曲した複数のチャネル導波路を並設したアレイ導波路と、前記アレイ導波路の他端に接続された第２スラブ導波路と、前記第２スラブ導波路における前記アレイ導波路とは反対側に複数並設された状態で接続された第２導波路と、を有するアレイ導波路回折格子が複数並設され、かつ、前記第１スラブ導波路または前記第２スラブ導波路において第１の導波路チップと第２の導波路チップに分割された導波路チップと、温度変化に応じて伸縮することにより、前記第１の導波路チップと前記第２の導波路チップを相対移動させて前記アレイ導波路回折格子の光透過中心波長の温度依存性シフトを補償する補償部材と、を備え、前記導波路チップは、前記アレイ導波路の湾曲方向に沿って湾曲した形状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に関する。

請求項１に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器は、導波路チップがアレイ導波路の湾曲方向に沿って湾曲した形状を有する基板上に形成されているので、
アレイ導波路回折格子を複数並設した場合に、互いに隣接する２つのアレイ導波路回折格子の間隔を縮小することができる。したがって、アレイ導波路回折格子型光合分波器のパッケージサイズを小さく抑えることができる。

請求項２に記載の発明は、前記第１の導波路チップが固定された第１の基台と、前記第１の基台と離れて設けられ、前記第２の導波路チップが固定された第２の基台と、をさらに備え、前記補償部材は、一側が前記第１の基台又は前記第１の導波路チップに固定され、他側が前記第２の基台に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に関する。

請求項２に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器によれば、
複数の前記アレイ導波路回折格子に対して補償部材は１個でよいから、部品の共通化が容易であり、低コスト化が可能である上、アレイ導波路回折格子型光合分波器のパッケージサイズを小さく抑えることができる。

請求項３に記載の発明は、前記第１の導波路チップおよび前記第２の導波路チップの一方が１枚の基板からな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に関する。

請求項４に記載の発明は、前記第１の導波路チップおよび前記第２の導波路チップの何れもがそれぞれ１枚の基板からな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に関する。

これらのアレイ導波路回折格子型光合分波器においては、複数のアレイ導波路回折格子を１つの切断線でそれぞれ２つに分割できる。
したがって、高い生産性で生産できる。

請求項５に記載の発明は、２つに分割されたアレイ導波路回折格子の分割部分がクリップで厚さ方向に挟持されていることを特徴とするアレイ導波路解析格子型光合分波器に関する。

請求項５に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器によれば、導波路チップが、２つに分割されたアレイ導波路回折格子の分割部分においてクリップで厚さ方向に挟持されているから、補償部材が伸縮することによって２つに分割されたアレイ導波路回折格子の一方と他方との間に厚さ方向のズレが生じることが防止される。
したがって、第１導波路または第２導波路から出力される光信号に混入するノイズを低減できる。

以上説明したように本発明によれば、複数のアレイ導波路回折格子を１つのパッケージに収納した場合においてもパッケージサイズを小さく抑え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供される。

図１は、実施形態１に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の構成を示す平面図および側面図である。図２は、実施形態２に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の構成を示す平面図および側面図である。図３は、実施形態３に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の構成を示す平面図および側面図である。図４は、実施形態４に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の構成を示す平面図および側面図である。図５は、実施形態５に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の構成を示す平面図および側面図である。図６は、実施形態５に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器におけるクリップおよびその近傍をＸ−Ｘ方向に沿って厚さ方向に切断した断面を示す断面図である。図７は、実施形態６に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の構成を示す平面図および側面図である。図８は、実施形態７に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の構成を示す平面図および側面図である。図９は、ウェハ上に複数のアレイ導波路回折格子を形成したところを示す説明図である。図１０は、複数のアレイ導波路回折格子を形成したウェハから個々の導波路チップを切り出すところを示す説明図である。図１１は、複数のアレイ導波路回折格子を形成したウェハから個々の導波路チップを切り出すところを示す説明図である。図１２は、複数のアレイ導波路回折格子を形成したウェハから個々の導波路チップを切り出すところを示す説明図である。図１３は、前記ウェハから切り出された個々の導波路チップの構成を示す平面図である。図１４は、前記ウェハから１枚の基板上に２個のアレイ導波路回折格子が存在する導波路チップを切り出した例を示す平面図である。図１５は、実施形態１に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の温度特性の評価結果を示したグラフである。図１６は、実施形態１に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の補償板の長さを決定するのに用いられるアレイ導波路回折格子の回路パラメータを示す表である。図１７は、従来のアレイ導波路回折格子型光合分波器の別の例について構成を示す平面図である。

１．実施形態１
以下、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の一例について説明する。

実施形態１に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器１の平面図を図１（Ａ）に、側面図を図１（Ｂ）に示す。アレイ導波路回折格子型光合分波器１は、アレイ回折格子１４が形成された導波路チップ１６と、基台３２、３４と、補償部材１８と、を備えている。

導波路チップ１６は、シリコンから形成された基板１２と、基板１２上に形成された２個の互いに並設されたアレイ導波路回折格子１４と、を有し、アレイ導波路回折格子１４の輪郭に沿って曲線状に切断された略ブーメラン型の平面形状を有する。基板１２は、アレイ導波路回折格子１４の湾曲方向に沿って分割され、１つの基板１２上に１つのアレイ導波路回折格子１４が形成されている。それぞれのアレイ導波路回折格子１４は、光信号が入力される少なくとも１本の第１導波路２０と、第１導波路２０の出力側に接続された第１スラブ導波路２２と、第１スラブ導波路２２の出力側に接続されているとともに、互いに異なる長さを有する複数のチャネル導波路２８ａを並設したアレイ導波路２８と、アレイ導波路２８の出力側に接続された第２スラブ導波路２６と、第２スラブ導波路２６の出力側に複数並設された状態で接続された第２導波路２４とを備える。

なお、本実施形態例においては、アレイ導波路回折格子１４の個数を２個とした例を示しているが、アレイ導波路回折格子１４の個数は、これに限定されず、３個以上であってもよい。

なお、アレイ導波路回折格子１４は、シリコン基板１２上に、火炎堆積法（ＦＨＤ法）、光ファバ製造技術、および半導体微細加工技術を組み合わせて形成されたコアとクラッドからなる光導波路からなる平面光波回路（ＰＬＣ：ＰｌａｎａｒＬｉｇｈｔｗａｖｅＣｉｒｃｕｉｔ）である。基板として、シリコン基板に代えて、石英基板を用いても良い。

各導波路チップ１６において、第１スラブ導波路２２は、第１スラブ導波路２２の光軸に交差する垂直面である切断面３０によって、基板１２とともに分割されている。

すなわち、導波路チップ１６は、切断面３０によってそれぞれ第１の分離導波路チップ１６Ａと第２の分離導波路チップ１６Ｂとに分割されている。また、各導波路チップ１６において、第１スラブ導波路２２は、切断面３０によって第１の分離スラブ導波路２２Ａと第２の分離スラブ導波路２２Ｂとの２つに分割されている。なお、各導波路チップ１６の切断面３０は、第１スラブ導波路２２のほぼ同じ位置に形成されており、アレイ導波路回折格子１４を２個並列させた場合は、それぞれの切断面３０は同一直線状にない。

第１の分離スラブ導波路２２Ａは、２つに分割された第１スラブ導波路２２のうちの第１導波路２０が接続された側を指し、第２の分離スラブ導波路２２Ｂは、アレイ導波路２８が接続された側をいう。そして、第１の分離導波路チップ１６Ａは、２つに分割された導波路チップ１６のうち、第１の分離スラブ導波路２２Ａを備える側であり、第２の分離導波路チップ１６Ｂは、第２の分離スラブ導波路２２Ｂを備える側をいう。

また、切断面３０によって２つに分割された基板１２のうち、第１の分離導波路チップ１６Ａが形成された側の基板を第１の基板１２Ａと呼び、第２の分離導波路チップ１６Ｂが形成された側の基板を第２の基板１２Ｂと呼ぶ。

導波路チップ１６は、基台３２、３４に固定されており、第１の分離導波路チップ１６Ａは第１の基台の一例としての第１のガラス板３２に、第２の分離導波路チップ１６Ｂは第２の基台の一例としての第２のガラス板３４にそれぞれ固定されている。なお、一方の導波路チップ１６の切断面３０は、第１のガラス板３２と第２のガラス板３４の分離位置に配置されるが、もう一方の導波路チップ１６の切断面３０は、第２のガラス板３４に配置される。
また、基板１２Ａは、第１のガラス板３２と接している部分において第１のガラス板３２に接着、固定され、基板１２Ｂは、第２のガラス板３４と接している部分において第２のガラス板３４に接着、固定されている。なお、基板１２Ａの第２のガラス板３４と接している部分は接着、固定されていない。
ここで、第１のガラス板３２および第２のガラス板３４の何れも石英ガラス製であれば、紫外線が透過できることから第１の分離導波路チップ１６Ａと第１のガラス板３２、および第２の分離導波路チップ１６Ｂと第２のガラス板３４との接着に紫外線硬化型接着剤が使用でき、好ましい。なお、第２の分離導波路チップ１６Ｂのアレイ導波路２８の部分は、第２のガラス板３４に接着しないほうが好ましい。アレイ導波路２８の部分を接着しない場合は、雰囲気温度が上下した際に、第２の分離導波路チップ１６Ｂの線膨張係数と第２のガラス板３４の線膨張係数との違いにより生じるアレイ導波路２８への影響が抑えられ、クロストークを減少させることができる。
更に、導波路チップ１６においては、アレイ導波路回折格子１４のみが第１スラブ導波路２２または第２スラブ導波路２６の部分で切断面３０により２つに切断され、第１スラブ導波路２２と第２スラブ導波路２６の相対位置の移動量が確保できれば、基板１２は少なくとも１部において繋がっていてもよい。

さらに、アレイ導波路回折格子型光合分波器１には、第１のガラス板３２と第２のガラス板３４とを跨ぎ、一側が第１のガラス板３２の上面に接着剤で固定され、他側が第２のガラス板３２の上面に接着剤で固定される長方形状の補償部材１８が設けられている。この補償部材１８は、その長辺（長手方向）が切断面３０の延在方向と平行になるように配置されている。なお、本実施形態では、補償部材１８は、銅製或いは純アルミニウム（ＪＩＳ：Ａ１０５０）製の金属板とされている。図１（Ｂ）に示すように補償部材１８の両端部には脚部１８Ａが突設しており、この脚部１８Ａが第１のガラス板３２及び第２のガラス板３４に接着剤で固定されている。これにより、第１のガラス板３２及び第２のガラス板３４と補償部材１８との接着面積を一定にしている。

この補償部材１８の長さは、下記の（式１）および図１６に示すアレイ導波路回折格子１４の回路パラメータにより算出しており、本実施形態では１８ｍｍである。

この構成により、温度が変化すると第１スラブ導波路２２による集光位置（第１スラブ導波路２２の分離スラブ導波路２２Ａによる集光位置）はｄｘ変化する。しかし、温度の変化により補償部材１８がｄｘ伸縮することで、第１のガラス板３２と第２のガラス板３４が切断面３０に沿って相対移動する。これにより、分離スラブ導波路２２Ａも分離スラブ導波路２２Ｂに対して切断面３０に沿って相対移動する。これにより、第１スラブ導波路２２の集光位置が是正される（ｄｘ−ｄｘ＝０）。

各導波路チップ１６において、第１導波路２０には波長の異なる光信号を重ね合わせた波長多重光信号が入力され、または第１導波路２０から波長多重信号が出力される。第１スラブ導波路２２は、第１導波路２０から入力された波長多重光信号を波長毎に分波する機能、およびアレイ導波路２８を伝搬された異なる波長の光信号を合波する機能を有する。

アレイ導波路２８は、光信号を波長毎に伝搬する機能を有し、第１導波路２０に入力される波長多重光信号のチャネル数に応じた本数、例えば１００本のチャネル導波路２８ａが所定のピッチｄで設けられている。本実施形態においては、アレイ導波路２８のピッチｄは１３．８μｍとされているが、ピッチｄはこの長さには限定されない。

また、各チャネル導波路２８ａには異なる波長の光信号が伝搬されるので、チャネル導波路２８ａは、それぞれ、伝搬される光の波長に対応して異なる長さを有している。隣り合う２つのチャネル導波路２８ａの長さは互いに設定量ΔＬだけ異なっている。本実施形態においては、設定量ΔＬは図１６に示すように３１．０μｍと設定されている。

更に、チャネル導波路２８ａは、導波路チップ１６の一方の側縁から他方の側縁に向かって長さの短いものから長いものの順に配置されているから、図１に示すようにアレイ導波路回折格子１４全体が特定の方向に屈曲している。

第２導波路２４は、第１導波路２０に入力される波長多重光信号のチャネル数に応じた本数、言い換えればチャネル導波路２８ａと同一の本数だけ設けられている。

次に、アレイ導波路回折格子型光合分波器１の製造工程について説明する。
図９に示すように、所定個数のアレイ導波路回折格子１４を１枚のシリコンシリコンウェハ１１に凝縮して形成する。

次に、アレイ導波路回折格子１４が形成されたシリコンウェハ１１を、図１０に示すように、レーザ加工機（例えばＣＯ_２レーザ）を用いて切断線３８に沿って曲線状に切断する。これにより、図１３に示すように、基板１２がブーメラン状の外形を有する導波路チップ１６が所定個数得られる。

導波路チップ１６を作製した後、導波路チップ１６を、第１スラブ導波路２２の光軸（中心線）に対して直交する方向に基板１２とともに第１スラブ導波路２２部分を切断し、第１の分離導波路チップ１６Ａと第２の分離導波路チップ１６Ｂ（図１参照）に２分割する。次に、このようにして作られた第１の分離導波路チップ１６Ａを第１のガラス板３２に、第２の分離導波路チップ１６Ｂを第２のガラス板３４に接着、固定する。

最後に、補償部材１８の長辺が切断面３０の延在方向と平行になるように、補償部材１８の一方の脚１８Ａを第１のガラス板３２の上面に接着剤で固定し、他方の脚１８Ａを第２のガラス板３２の上面に接着剤で固定する。ことのき、補償部材１８をアレイ導波路回折格子１４の中心波長がＩＴＵ−Ｔグリットの波長に合うようにする。以上により、アレイ導波路回折格子型光合分波器１が製造される。

（作用・効果）
次に、アレイ導波路回折格子型光合分波器１の作用について説明する。

アレイ導波路回折格子型光合分波器１を合波（ＭＵＸ）に用いる場合には、それぞれの導波路チップ１６において、図１において矢印Ａで示すように、波長の異なる複数の光信号（λ１〜λｎ）が各第２導波路２４から個別に入力される。

入力された光信号（λ１〜λｎ）は、第２スラブ導波路２６を通ってアレイ導波路回折格子１４における各チャネル導波路２８ａに個別に入力される。

各チャネル導波路２８ａを伝搬された光信号（λ１〜λｎ）は、第１スラブ導波路２２で合波され、図１において矢印Ｂで示すように第１導波路２０から波長多重光信号として出力される。

ここで、温度が変化すると第１スラブ導波路２２における集光位置（第１スラブ導波路２２の第２の分離スラブ導波路２２Ｂによる集光位置）は変化するが、補償部材１８の伸縮によって第１の分離スラブ導波路２２Ａが分離スラブ導波路２２Ｂに対して相対移動して集光位置が是正される。このため、温度が変化しても、第１導波路２０から同一の波長の光信号を取り出すことができる。すなわち、アレイ導波路回折格子１４においては、入力された複数の光信号（λ１〜λｎ）とそれぞれ同一の波長（λ１〜λｎ）を有する複数の光信号が多重された波長多重光信号が第１導波路２０から出力される。

一方、アレイ導波路回折格子型光合分波器１を分波（ＤＥＭＵＸ）に用いる場合には、それぞれの導波路チップ１６において、図１において矢印Ｃで示すように、波長の異なる複数の光信号（λ１〜λｎ）が多重された波長多重光信号が第１導波路２０から入力される。

入力された波長多重信号は、第１スラブ導波路２２において、波長（λ１、λ２、λ３、・・・λｎ）を有するｎ個の光信号に分波され、各チャネル導波路２８ａに個別に入力される。

各チャネル導波路２８ａを個別に伝搬された光信号は、第２スラブ導波路２６を通って図１において矢印Ｄで示すように各第２導波路２４から個別に出力される。つまり、アレイ導波路回折格子１４においては、波長の異なる複数の光信号（λ１〜λｎ）が多重された波長多重光信号が第１導波路２０から入力され、波長毎に分波されて第２導波路２４から出力される。

ここで、温度が変化すると第１スラブ導波路２２の第１の分離スラブ導波路２２Ａにおける集光位置が変化するが、補償部材１８の伸縮によって第１の分離スラブ導波路２２Ａが第２の分離スラブ導波路２２Ｂに対して相対移動して集光位置が是正される。このため、温度が変化しても、第２導波路２４からは同一の波長の光信号が取り出される。すなわち、入力された波長多重光信号中の各波長λ１〜λｎと同一の波長の光信号が各第２導波路２４から個別に出力される。

アレイ導波路回折格子型光合分波器１においては、補償部材１８を第１のガラス板３２と第２のガラス板３４とに固定させるため、導波路チップ１６には補償部材１８の貼り付けスペースを考慮することなく、第１の分離導波路チップ１６Ａ及び第２の分離導波路チップ１６Ｂの形状を決めることができる。

また、導波路チップ１６は、全体としてアレイ導波路回折格子１４の湾曲方向に沿って湾曲したブーメラン状の形状とされている。

したがって、互いに隣接する２つの導波路チップ１６の間隔を縮小することにより、アレイ導波路回折格子型光合分波器１は、導波路チップ１６を複数有するにも拘らず、導波路チップを１個のみ有するアレイ導波路回折格子型光合分波器とほぼ同一の面積内に形成できる。

故に、パッケージサイズを、小さく抑えることができる。

また導波路チップ１６は何れも同一の構成とすることができるので、製造が容易であり、ロスのばらつきを抑えることができる。また、複数のアレイ導波路回折格子１４に対して補償部材１８は１個でよいから、部品の共通化が容易であり、コストメリットが出し易い。

また、一つのウェハ１１上に形成された複数のアレイ導波路回折格子１４を、レーザ加工機を用いて、各アレイ導波路回折格子１４の輪郭に沿って曲線状に切断することで、導波路チップ１６の外形を略ブーメラン状の形状とし、これにより、１枚のウェハ１１当たりの導波路チップ１６の取り数を導波路チップ１６の外形が矩形型の場合よりも多くすることができる。

また、補償部材１８をその長辺が切断面３０の長手方向と平行になるように、第１のガラス板３２と第２のガラス板３４に固定することで、分離スラブ導波路２２Ａは分離スラブ導波路２２Ｂに対して切断面３０に沿って相対移動する。このように、分割された分離スラブ導波路２２Ａを分離スラブ導波路２２Ｂに対して切断面３０に沿って相対移動させることで、第１スラブ導波路２２の集光位置を精度よく是正することができる。

また、導波路チップ１６は、第１スラブ導波路２２部分で光軸（中心線）に対して直交する方向に切断面３０で切断されている。これにより、第１の分離導波路チップ１６Ａと第２導波路チップ１６Ｂは光軸に対して直交する方向に相対移動するため、第１スラブ導波路２２の集光位置を精度よく是正することができる。

また、導波路チップ１６の外形をアレイ導波路回折格子１４の湾曲に沿ったブーメラン形状にすることで、ダイシング装置を用いてカットする場合と比較し、チップにカットラインが残らないため、導波路チップ１６の衝撃及び振動などに対する機械特性を向上させることができる。

２．実施形態２
以下、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の別の例について説明する。

実施形態２に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器２の平面図を図２（Ａ）に、側面図を図２（Ｂ）に示す。実施形態２に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器２は、実施形態１と同様にアレイ導波路回折格子１４が２個並設されている。なお、アレイ導波路回折格子１４の個数は２個には限定されず、３個以上であってもよい。

図２に示すように、導波路チップ１６は、２個のアレイ導波路回折格子１４における第１スラブ導波路２２の部分において１つの切断面３０で切断されて第１の分離導波路チップ１６Ａと第２の分離導波路チップ１６Ｂとに分割されている。したがって、第１スラブ導波路２２も切断面３０によって第１の分離スラブ導波路２２Ａと第２の分離スラブ導波路２２Ｂとに分離されている。実施形態１では２つの第１スラブ導波路２２の分離面３０が第１スラブ導波路２２の同じ位置に形成されていたのに対して、実施形態２では異なる位置に形成されており、２つの第１スラブ導波路２２の分離面３０が同一直線上になるように配置されている。

第１の分離導波路チップ１６Ａにおいては、アレイ導波路回折格子１４における第１導波路２０と第１の分離スラブ導波路２２Ａとの部分が形成されている。そして、基板１２Ａはアレイ導波路回折格子１４毎に２つに分割され、それぞれが第１のガラス板３２に固定されている。

一方、第２の分離導波路チップ１６Ｂには、アレイ導波路回折格子１４の残りの部分、即ち第２の分離スラブ導波路２２Ｂとアレイ導波路２８と第２スラブ導波路２６と第２導波路２４とが形成されている。基板１２Ｂは、２つのアレイ導波路回折格子１４に対して１枚であり、ガラス板３４に固定されている。

アレイ導波路回折格子型光合分波器２は、上記以外の点、具体的にはアレイ導波路回折格子１４および補償部材１８の構成などは実施形態１に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器と同一である。

次に、アレイ導波路回折格子型光合分波器２の製造工程について説明する。

図９に示すように、所定個数のアレイ導波路回折格子１４を１枚のシリコンシリコンウェハ１１に凝縮して形成する。

次に、アレイ導波路回折格子１４が形成されたウェハ１１を、図１１に示すように、レーザ加工機（例えばＣＯ_２レーザ）を用い、切断線３７に沿ってウェハ１１を曲線状に切断する。

これにより、図１４に示すように、基板１２がアレイ導波路回折格子１４の湾曲に沿ってブーメラン状に湾曲した外形を有するとともに、アレイ導波路回折格子１４が２個並設された導波路チップ１６が所定個数得られる。

導波路チップ１６を作製した後、導波路チップ１６を、図１１に示すように、第１スラブ導波路２２の光軸（中心線）に対して直交する方向に基板１２とともに第１スラブ導波路２２部分を切断し、第１の分離導波路チップ１６Ａと第２の分離導波路チップ１６Ｂに２分割する。

次に、図１１に示すように、第１の分離導波路チップ１６Ａにおけるアレイ導波路回折格子１４の間の部分を切断線３９に沿って切断して基板１２Ａを２つに分割する。

そして、図２に示すように、第１の分離導波路チップ１６Ａを第１のガラス板３２に、第２の分離導波路チップ１６Ｂを第２のガラス板３４に接着、固定する。

最後に、補償部材１８の長辺が切断面３０の延在方向と平行になるように、しかもアレイ導波路回折格子１４の中心波長がＩＴＵ−Ｔグリットの波長に合うように、補償部材１８の一方の脚１８Ａを第１のガラス板３２の上面に接着剤で固定し、他方の脚１８Ａを第２のガラス板３２の上面に接着剤で固定する。以上により、アレイ導波路回折格子型光合分波器２が製造される。

３．実施形態３
以下、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の更に別の例について説明する。

実施形態３に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器３の平面図を図３（Ａ）に、側面図を図３（Ｂ）に示す。実施形態３に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器３は、実施形態１と同様に、アレイ導波路回折格子１４が２個並設されている。なお、アレイ導波路回折格子１４の個数は２個には限定されず、３個以上であってもよい。

図３に示すように、実施形態２と同様に導波路チップ１６は、２個のアレイ導波路回折格子１４における第１スラブ導波路２２の部分において１つの切断面３０で切断されて第１の分離導波路チップ１６Ａと第２の分離導波路チップ１６Ｂとに分割されている。したがって、第１スラブ導波路２２も切断面３０によって第１の分離スラブ導波路２２Ａと第２の分離スラブ導波路２２Ｂとに分離されている。

第１の分離導波路チップ１６Ａにおいては、アレイ導波路回折格子１４における第１導波路２０と第１の分離スラブ導波路２２Ａとの部分が形成されている。そして、基板１２Ａは２つのアレイ導波路回折格子１４に対して１枚であって第１のガラス板３２に固定されている。

一方、第２の分離導波路チップ１６Ｂには、アレイ導波路回折格子１４の残りの部分、即ち第２の分離スラブ導波路２２Ｂとアレイ導波路２８と第２スラブ導波路２６と第２導波路２４とが形成されている。そして、基板１２Ｂは、アレイ導波路回折格子１４ごとに分割されて２枚とされ、それぞれガラス板３４に固定されている。

アレイ導波路回折格子型光合分波器３は、上記以外の点、具体的にはアレイ導波路回折格子１４および補償部材１８の構成などは実施形態１に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器と同一である。

次に、アレイ導波路回折格子型光合分波器３の製造工程について説明する。

次に、アレイ導波路回折格子１４が形成されたウェハ１１を、図１２に示すように、レーザ加工機（例えばＣＯ_２レーザ）を用い、切断線３７に沿ってウェハ１１を曲線状に切断する。

導波路チップ１６を作製した後、導波路チップ１６を、図１２に示すように、第１スラブ導波路２２の光軸（中心線）に対して直交する方向に基板１２とともに第１スラブ導波路２２部分を切断し、第１の分離導波路チップ１６Ａと第２の分離導波路チップ１６Ｂとに２分割する。

次に、図１２に示すように、第２の分離導波路チップ１６Ｂにおけるアレイ導波路回折格子１４の間の部分を切断線４０に沿って切断して基板１２Ｂを２つに分割する。

そして、図３に示すように第１の分離導波路チップ１６Ａを第１のガラス板３２に、第２の分離導波路チップ１６Ｂを第２のガラス板３４に接着、固定する。

最後に、補償部材１８の長辺が切断面３０の延在方向と平行になるように、しかもアレイ導波路回折格子１４の中心波長がＩＴＵ−Ｔグリットの波長に合うように、補償部材１８の一方の脚１８Ａを第１のガラス板３２の上面に接着剤で固定し、他方の脚１８Ａを第２のガラス板３２の上面に接着剤で固定する。以上により、アレイ導波路回折格子型光合分波器３が製造される。

４．実施形態４
以下、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の更に別の例について説明する。

実施形態４に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器４の平面図を図４（Ａ）に、側面図を図４（Ｂ）に示す。実施形態４に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器４は、実施形態１と同様に、アレイ導波路回折格子１４が２個並設されている。なお、アレイ導波路回折格子１４の個数は２個には限定されず、３個以上であってもよい。

図４に示すように、実施形態２と同様に、導波路チップ１６は、２個のアレイ導波路回折格子１４における第１スラブ導波路２２の部分において１つの切断面３０で切断されて第１の分離導波路チップ１６Ａと第２の分離導波路チップ１６Ｂとに分割されている。したがって、第１スラブ導波路２２も切断面３０によって第１の分離スラブ導波路２２Ａと第２の分離スラブ導波路２２Ｂとに分離されている。

一方、第２の分離導波路チップ１６Ｂには、アレイ導波路回折格子１４の残りの部分、即ち第２の分離スラブ導波路２２Ｂとアレイ導波路２８と第２スラブ導波路２６と第２導波路２４とが形成されている。基板１２Ｂは、第１の分離導波路チップ１６Ａと同様に２つのアレイ導波路回折格子１４に対して１枚であって第２のガラス板３４に固定されている。

次に、アレイ導波路回折格子型光合分波器４の製造工程について説明する。

次に、アレイ導波路回折格子１４が形成されたウェハ１１を、図１１または図１２に示すように、レーザ加工機（例えばＣＯ_２レーザ）を用い、切断線３７に沿ってウェハ１１を曲線状に切断する。

導波路チップ１６を作製した後、導波路チップ１６を、図１１または図１２に示すように、第１スラブ導波路２２の光軸（中心線）に対して直交する方向に基板１２とともに第１スラブ導波路２２部分を切断し、第１の分離導波路チップ１６Ａと第２の分離導波路チップ１６Ｂとに２分割する。

次に、第１の分離導波路チップ１６Ａを第１のガラス板３２に、第２の分離導波路チップ１６Ｂを第２のガラス板３４に接着、固定する。

最後に、補償部材１８の長辺が切断面３０の延在方向と平行になるように、しかもアレイ導波路回折格子１４の中心波長がＩＴＵ−Ｔグリットの波長に合うように、補償部材１８の一方の脚１８Ａを第１のガラス板３２の上面に接着剤で固定し、他方の脚１８Ａを第２のガラス板３２の上面に接着剤で固定する。以上により、アレイ導波路回折格子型光合分波器１が製造される。

実施形態２〜４のアレイ導波路回折格子型光合分波器２〜４は、実施形態１のアレイ導波路回折格子型光合分波器の有する特長に加えて更に以下の特長を有する。

即ち、実施形態２〜４のアレイ導波路回折格子型光合分波器２〜４においては、導波路チップ１６における第１スラブ導波路２２が形成された部分を第１スラブ導波路２２の光軸に交差する１の切断面３０に沿って切断することにより、第１の分離導波路チップ１６Ａと第２の分離導波路チップ１６Ｂとに分割している。したがって、一度の切断操作で複数のアレイ導波路回折格子１４の分割操作を行うことができる。

したがって、実施形態２〜４のアレイ導波路回折格子型光合分波器２〜４は、高い生産性で生産できる。

５．実施形態５
以下、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の更に別の例について説明する。

実施形態５に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器５の平面図を図５（Ａ）に、側面図を図５（Ｂ）に示す。また、図６に、切断面３０に沿って厚さ方向に切断した断面（図５のＸ−Ｘ断面）を示す。実施形態５に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器５は、図６に示すように導波路チップ１６の切断面３０で切断された部分、即ち第１の分離導波路チップ１６Ａと第２の分離導波路チップ１６Ｂとの切断面３０の近傍部分が、両面から当て板１５の間に挟まれ、当て板１５の上からクリップ１７によって挟持されている。

当て板１５の中央部には、図６に示すように、第１スラブ導波路２２の光軸に沿って溝１５Ａが形成されている。

一方、クリップ１７は、略コの字型の断面を有し、相対向するように内側に屈曲された開口側端部１７Ａと、開口側端部１７Ａを互いに近接する方向に付勢するバネ部１７Ｂとを備えている。

クリップ１７における開口側端部１７Ａの末端は、当て板１５に形成された溝１５Ａに係合するように形成されている。

第１のガラス板３２および第２のガラス板３４には、それぞれ突出部３３および突出部３５が形成され、突出部３３と第１のガラス板３２の残余の部分と突出部３４と第２のガラス板３４の残余の部分とによって矩形状の開口部１９が形成されている。当て板１５およびクリップ１７は、開口部１９によって位置決めされている。第１の分離導波路チップ１６Ａと第２の分離導波路チップ１６Ｂとは、第１のガラス板３２および第２のガラス板３４との何れも介さずに、当て板１５およびクリップ１７によって挟持されている。
また、第２のガラス板３４はアレイ導波路２８の下面部分がＶ字状に切りかかれている。すなわち、アレイ導波路２８の部分は、第１のガラス板３２および第２のガラス板３４の何れにも固定されていない。

以上の点を除いてアレイ導波路回折格子型光合分波器５は、実施形態２のアレイ導波路回折格子型光合分波器２と同様の構成を有する。

アレイ導波路回折格子側光合分波器５は、実施形態２に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器１の特長に加え、以下の特長を有する。即ち、第１の分離導波路チップ１６Ａと第２の分離導波路チップ１６Ｂとが、分割面３０、即ち両者の境界部において当て板１５とクリップ１７とで厚さ方向に挟持されているから、補償部材１８が伸縮することによって第１の分離導波路チップ１６Ａが第２の分離導波路チップ１６Ｂに対して相対移動する際に第１の分離導波路チップ１６Ａと第２の分離導波路チップ１６Ｂとの間に厚さ方向のズレが生じることが防止される。
また、このように導波路チップ１６のアレイ導波路２８が形成されている部分を第１のガラス板３２および第２のガラス板３４の何れにも接着、固定しないことにより、第２の分離導波路チップ１６Ｂの線膨張係数と第２のガラス板３４の線膨張係数との違いにより生じるアレイ導波路２８への影響が抑えられ、温度が変化しても低いノイズレベルが安定して得られるアレイ導波路回折格子型光合分波器とすることができる。

６．実施形態６
以下、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の更に別の例について説明する。

実施形態６に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器６の平面図を図７（Ａ）に、側面図を図７（Ｂ）に示す。実施形態６に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器６は、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、実施形態１のアレイ導波路回折格子型光合分波器において第１のガラス板３２および第２のガラス板３４が２本の第２の分離導波路チップ１６Ｂのアレイ導波路２８が形成されている部分を避けるように切り欠かれた形態を有する。実施形態６に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器６は、上記の点を除いては実施形態１に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器と同様の構成を有している。

アレイ導波路回折格子型光合分波器６においては、第１のガラス板３２および第２のガラス板３４は、上述のように第２の分離導波路チップ１６Ｂのアレイ導波路２８が形成されている部分を避けるように切り欠かれているから、もアレイ導波路２８は、温度が変化しても第２のガラス板３４の熱膨張、熱収縮の影響を受けることがない。したがって、温度が変化しても低いノイズレベルが安定して得られるアレイ導波路回折格子型光合分波器とすることができる。

７．実施形態７
以下、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の更に別の例について説明する。

実施形態７に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器７の平面図を図８（Ａ）に、側面図を図８（Ｂ）に示す。実施形態７に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器７は、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、実施形態１のアレイ導波路回折格子型光合分波器において第１のガラス板３２と第２のガラス板３４とを分離する切断線が、２本の導波路チップ１６に形成された切断面３０のちょうど下側に位置するようにジグザグ状に形成された形態を有する。実施形態７に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器７は、上記の点を除いては実施形態１に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器と同様の構成を有している。

アレイ導波路回折格子型光合分波器７においては、上述のように第１のガラス板３２と第２のガラス板３４とを分離する切断線が、２本の導波路チップ１６に形成された切断面３０のちょうど下側に位置するようにジグザグ状に形成されているから、前記２本の導波路チップ１６の何れにおいても、第１の分離導波路チップ３２は実質的にその全面において第１のガラス板３２によって下側から支持される。

以上、本発明の実施形態１〜７について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、ＣＯ_２レーザを用いて導波路チップ１６の外形をカットしたが、これに限ることなく、種々のレーザ若しくはウォータジェット等を用いてチップをカットしても良い。

また、上記実施形態では、第１スラブ導波路２２の光軸（中心線）に対して直交する方向に基板１２とともに第１スラブ導波路２２部分を切断することで、第１の分離導波路チップ１６Ａと第２の分離導波路チップ１６Ｂに分割させたが、これに限られることなく、第１スラブ導波路２２の光軸（中心線）に対して斜交する方向に切断してもよい。

また、上記実施形態では、第１の分離導波路チップ１６Ａ及び第２の分離導波路チップ１６Ｂを接着する基板として、石英のガラス板を用いたが，これに限ることなく，貼り付ける材料の線膨張係数を考慮して補償部材１８の長さを決定すれば，他の材料を用いても良い。

また、第１のガラス板３２と第１の分離導波路チップ１６Ａ、及び第２のガラス板３４と第２の分離導波路チップ１６Ｂの貼り付け面積及び補償部材１８の貼り付け位置は、これらの実施形態に限定されることなく，補償部材１８の伸縮によって切断されたスラブ導波路の位置が相対的に変化できれば良い。

また、上記実施形態では、補償部材１８の一端側を第１のガラス板３２に固定させた場合を例にとって説明したが、これに限定されることなく、補償部材１８の一端側を第１の分離導波路チップ１６Ａに固定しても良い。これにより、補償部材１８の一端側は第１の分離導波路チップ１６Ａを介して第１のガラス板３２に固定される。

また、上記実施形態では、補償部材１８の他端側を第２のガラス板３４に固定させた場合を例にとって説明したが、これに限定されることなく、補償部材１８又は第２の分離導波路チップ１６Ｂの形状を変えて補償部材１８の他端側を第２の分離導波路チップ１６Ｂに固定しても良い。これにより、補償部材１８の他端側は第２の分離導波路チップ１６Ｂを介して第２のガラス板３４に固定される。

（１）実施例１
実施形態１に記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器１を作成し、このアレイ導波路回折格子型光合分波器１の温度特性について評価した。

アレイ導波路回折格子型光合分波器１においては、図１５に示されるように、−５〜７０℃の温度範囲において，中心波長変動±０．０１０ｎｍを実現することができ、実用上問題が無いことを確認した。

また、アレイ導波路解析格子型光合分波器１は、−５℃、２０℃、５０℃、および７０℃の何れにおいても、透過中心波長およびその近傍の波長を有する光信号では損失が低く、言い換えれば高い透過率を示すが、透過中心波長から外れた周波数の光信号に対しては高い損失を示すことが判った。言い換えれば、アレイ導波路解析格子型光合分波器１は、−５℃、２０℃、５０℃、および７０℃の何れにおいても目的とする周波数の光信号がノイズを殆ど含まない状態で透過されることが判った。このことは、温度が変化しても補償部材１８の伸縮により、透過中心波長の温度依存性が効果的に補償されることを示しているものと考えられる

前述のように温度が変化すると、第１スラブ導波路２２による集光位置は変化するが、補償部材１８の伸縮によって第１の分離スラブ導波路２２Ａが第２の分離スラブ導波路２２Ｂに対して相対移動して集光位置が是正される。このため、温度が変化しても、合波に用いる場合には、入力された複数の光信号（λ１〜λｎ）と同一の波長（λ１〜λｎ）を有する複数の光信号が多重されて第１導波路２０から取り出すことができ、分波に用いる場合には、多重された光信号（λ１〜λｎ）を波長ごとに分けて第２導波路２４から取り出すことができ、透過中心波長の温度依存性を補償することができる。

１アレイ導波路回折格子型光合分波器
２アレイ導波路回折格子型光合分波器
３アレイ導波路回折格子型光合分波器
４アレイ導波路回折格子型光合分波器
５アレイ導波路回折格子型光合分波器
１０アレイ導波路解析格子型光合分波器
１１シリコンウェハ
１２基板
１２Ａ基板
１２Ｂ基板
１４アレイ導波路回折格子
１５当て板
１６導波路チップ
１６Ａ第１の分離導波路チップ
１６Ｂ第２の分離導波路チップ
１７クリップ
１８補償部材
１８Ａ脚部
２０第１導波路
２２第１スラブ導波路
２２Ａ第１の分離スラブ導波路
２２Ｂ第２の分離スラブ導波路
２４第２導波路
２６第２スラブ導波路
２８アレイ導波路
３０切断面
３２第１のガラス板
３４第２のガラス板
３５突出部
３７切断線
３８切断線
３９切断線
４０切断線

Claims

基板上に、少なくとも１本の第１導波路と、前記第１導波路に接続された第１スラブ導波路と、前記第１スラブ導波路における第１導波路とは反対側に一端が接続されているとともに、互いに異なる長さを有し、同一方向に湾曲した複数のチャネル導波路を並設したアレイ導波路と、前記アレイ導波路の他端に接続された第２スラブ導波路と、前記第２スラブ導波路における前記アレイ導波路とは反対側に複数並設された状態で接続された第２導波路と、を有するアレイ導波路回折格子が複数並設され、かつ、前記第１スラブ導波路または前記第２スラブ導波路において第１の導波路チップと第２の導波路チップに分割された導波路チップと、
温度変化に応じて伸縮することにより、前記第１の導波路チップと前記第２の導波路チップを相対移動させて前記アレイ導波路回折格子の光透過中心波長の温度依存性シフトを補償する補償部材と、を備え、
前記導波路チップは、前記アレイ導波路の湾曲方向に沿って湾曲した形状を有する
ことを特徴とするアレイ導波路回折格子型光合分波器。
前記第１の導波路チップが固定された第１の基台と、
前記第１の基台と離れて設けられ、前記第２の導波路チップが固定された第２の基台と、をさらに備え、
前記補償部材は、一側が前記第１の基台又は前記第１の導波路チップに固定され、他側が前記第２の基台に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
前記第１の導波路チップおよび前記第２の導波路チップの一方が１枚の基板からなることを特徴とする請求項１または２に記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
前記第１の導波路チップおよび前記第２の導波路チップの何れもがそれぞれ１枚の基板からなることを特徴とする請求項１または２に記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
前記第１の導波路チップと前記第２の導波路チップの分割部分は、クリップで厚さ方向に挟持されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のアレイ導波路解析格子型光合分波器。