JP3175814B2 - 導波形光素子及びその製造方法 - Google Patents
導波形光素子及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信用の導波形
光素子及びその製造方法に関するものであって、さらに
詳しくは、異なる波長の光を合分波する機能を有する波
長合分波器に関するものである。
光素子及びその製造方法に関するものであって、さらに
詳しくは、異なる波長の光を合分波する機能を有する波
長合分波器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１４に示すような、基板１上に形成さ
れた光導波路３，４，５の交差部６に誘電体多層膜フィ
ルタ７を挿入した回路は、単純でしかも優れた誘電体多
層膜フィルタの波長特性を有効に利用できるためクロス
トークの小さな波長合分波器（ＷＤＭ）として極めて有
用である。（図１５において、符号２はクラッドであ
る。）その動作原理を簡単に説明する。コモンポート
３′から波長多重された光が入射されたとき、誘電体多
層膜フィルタの透過波長λ1 の光は誘電体多層膜フィル
タを透過してポート４′から出力される。一方、誘電体
多層膜フィルタの阻止波長λ2 の光は導波路の交差部に
おいて誘電体多層膜フィルタによって反射され、ポート
５′から出力される。一般に誘電体多層膜フィルタを用
いて１ｎｍ以下の波長分解能を持つ波長フィルタを実現
することは難しいが、例えば１．３μｍ光透過／１．５
５μｍ光阻止のように１０ｎｍ〜数百ｎｍの波長分解能
を有する波長フィルタを実現することは容易であり、そ
のクロストークが極めて小さいという特徴を有する。実
際に１．３μｍ光透過／１．５５μｍ光阻止の誘電体多
層膜フィルタを用いて作製した図１４の回路において、
１．５５μｍ光をコモンポート３′から入射したときポ
ート４′に漏れ込む光は、ポート５′からの出力光に比
べて−４５ｄＢと小さく、極めて良好な特性を示した。
このように誘電体多層膜フィルタを用いた反射型ＷＤＭ
は、誘電体多層膜フィルタの優れた波長特性を有効に利
用して簡易なＷＤＭを実現できるため実用的な光部品と
して現在盛んに研究開発が進められている。
れた光導波路３，４，５の交差部６に誘電体多層膜フィ
ルタ７を挿入した回路は、単純でしかも優れた誘電体多
層膜フィルタの波長特性を有効に利用できるためクロス
トークの小さな波長合分波器（ＷＤＭ）として極めて有
用である。（図１５において、符号２はクラッドであ
る。）その動作原理を簡単に説明する。コモンポート
３′から波長多重された光が入射されたとき、誘電体多
層膜フィルタの透過波長λ1 の光は誘電体多層膜フィル
タを透過してポート４′から出力される。一方、誘電体
多層膜フィルタの阻止波長λ2 の光は導波路の交差部に
おいて誘電体多層膜フィルタによって反射され、ポート
５′から出力される。一般に誘電体多層膜フィルタを用
いて１ｎｍ以下の波長分解能を持つ波長フィルタを実現
することは難しいが、例えば１．３μｍ光透過／１．５
５μｍ光阻止のように１０ｎｍ〜数百ｎｍの波長分解能
を有する波長フィルタを実現することは容易であり、そ
のクロストークが極めて小さいという特徴を有する。実
際に１．３μｍ光透過／１．５５μｍ光阻止の誘電体多
層膜フィルタを用いて作製した図１４の回路において、
１．５５μｍ光をコモンポート３′から入射したときポ
ート４′に漏れ込む光は、ポート５′からの出力光に比
べて−４５ｄＢと小さく、極めて良好な特性を示した。
このように誘電体多層膜フィルタを用いた反射型ＷＤＭ
は、誘電体多層膜フィルタの優れた波長特性を有効に利
用して簡易なＷＤＭを実現できるため実用的な光部品と
して現在盛んに研究開発が進められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来、上記の誘電体多
層膜フィルタを用いた反射型ＷＤＭをシングルモード光
導波路を用いて作製した場合、挿入損失ばらつきが大き
いという問題があった。すなわち、コモンポート３′か
ら入射した波長λ2 の光が誘電体多層膜フィルタで反射
されて、ポート５′に出力されるときの挿入損失にばら
つきが大きいという問題があった。そこでこの挿入損失
ばらつきを抑えることが、製品歩留りを向上する上で最
重要課題であった。
層膜フィルタを用いた反射型ＷＤＭをシングルモード光
導波路を用いて作製した場合、挿入損失ばらつきが大き
いという問題があった。すなわち、コモンポート３′か
ら入射した波長λ2 の光が誘電体多層膜フィルタで反射
されて、ポート５′に出力されるときの挿入損失にばら
つきが大きいという問題があった。そこでこの挿入損失
ばらつきを抑えることが、製品歩留りを向上する上で最
重要課題であった。
【０００４】また、反射型ＷＤＭを大量に作製するとき
に、誘電体多層膜フィルタを溝に挿入する工程が難し
く、その作業に時間を要していた。低コストなＷＤＭを
実現するためには、誘電体多層膜フィルタの溝への挿入
工程を容易にする必要があった。
に、誘電体多層膜フィルタを溝に挿入する工程が難し
く、その作業に時間を要していた。低コストなＷＤＭを
実現するためには、誘電体多層膜フィルタの溝への挿入
工程を容易にする必要があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による導波形光素子は、平面基板上に形成さ
れ、交差部を有するシングルモード光導波路を備えた導
波形光素子であって、前記交差部を横切って形成された
直線状の溝と、該溝内に挿入され、反りを持った誘電体
多層膜フィルタとを備え、前記溝の幅をＤｇ、前記誘電
体多層膜フィルタの横幅をＷ、膜厚をＤｆ、反りの曲率
半径をＲとした時、反りの曲率半径Ｒが、次の関係式 Ｒ＜Ｗ 2 ／８（Ｄｇ−Ｄｆ） を満たす ことを特徴とする。
に、本発明による導波形光素子は、平面基板上に形成さ
れ、交差部を有するシングルモード光導波路を備えた導
波形光素子であって、前記交差部を横切って形成された
直線状の溝と、該溝内に挿入され、反りを持った誘電体
多層膜フィルタとを備え、前記溝の幅をＤｇ、前記誘電
体多層膜フィルタの横幅をＷ、膜厚をＤｆ、反りの曲率
半径をＲとした時、反りの曲率半径Ｒが、次の関係式 Ｒ＜Ｗ 2 ／８（Ｄｇ−Ｄｆ） を満たす ことを特徴とする。
【０００６】また、平面基板上に形成され、交差部を有
するシングルモード光導波路を備えた請求項１に記載の
導波形光素子の製造方法であって、前記平面基板に歯厚
が一定のダイシングソーの歯で溝幅が一定の前記直線状
の溝を加工する第１の工程と、該第１の工程の後に、前
記直線状の溝の入り口の幅を広げるように、前記ダイシ
ングソーのV字型の歯を用いて前記直線状の溝の加工を
行う第２の工程とを備えたことを特徴とする。
するシングルモード光導波路を備えた請求項１に記載の
導波形光素子の製造方法であって、前記平面基板に歯厚
が一定のダイシングソーの歯で溝幅が一定の前記直線状
の溝を加工する第１の工程と、該第１の工程の後に、前
記直線状の溝の入り口の幅を広げるように、前記ダイシ
ングソーのV字型の歯を用いて前記直線状の溝の加工を
行う第２の工程とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【発明の実施の形態】上述した第一の課題を解決するた
めに、我々はまず挿入損失の原因を調べた。挿入損失の
大部分は、誘電体多層膜フィルタにおける反射で生じ
る。その要因としては誘電体多層膜フィルタの倒れ角θ
と考えられる。この様子を図１５に示す。溝６の幅Ｄｇ
と誘電体多層膜フィルタ７の厚みＤｆとの間に差がある
ために、誘電体多層膜フィルタが傾いてしまう。我々は
当初、この誘電体多層膜フィルタの倒れを抑制するため
に、フィルタ膜厚Ｄｆと溝幅Ｄｇとの差を小さくして、
両者の間の隙間を細めると共に、溝の深さを深くするこ
とによってフィルタの倒れを抑制しようと試みた。しか
しながら、タイシングソーを用いて細かい溝を深く加工
しようとすると、加工時に歯に加わる負荷が大きくな
り、溝そのものが傾く傾向にあることが明らかになっ
た。
めに、我々はまず挿入損失の原因を調べた。挿入損失の
大部分は、誘電体多層膜フィルタにおける反射で生じ
る。その要因としては誘電体多層膜フィルタの倒れ角θ
と考えられる。この様子を図１５に示す。溝６の幅Ｄｇ
と誘電体多層膜フィルタ７の厚みＤｆとの間に差がある
ために、誘電体多層膜フィルタが傾いてしまう。我々は
当初、この誘電体多層膜フィルタの倒れを抑制するため
に、フィルタ膜厚Ｄｆと溝幅Ｄｇとの差を小さくして、
両者の間の隙間を細めると共に、溝の深さを深くするこ
とによってフィルタの倒れを抑制しようと試みた。しか
しながら、タイシングソーを用いて細かい溝を深く加工
しようとすると、加工時に歯に加わる負荷が大きくな
り、溝そのものが傾く傾向にあることが明らかになっ
た。
【００１０】そこで本発明では、誘電体多層膜フィルタ
の倒れを抑制するために、誘電体多層膜フィルタの反り
を利用することとした。すなわち、誘電体多層膜の成膜
時にフィルタに反りが生じるような条件で蒸着を行い、
その反りを故意に利用してフィルタの倒れを抑制する。
具体的には、誘電体多層膜フィルタの膜厚Ｄｆが溝幅Ｄ
ｇよりも小さく、かつ、誘電体多層膜フィルタの反りｓ
と膜厚Ｄｆとを合計した厚みが溝幅Ｄｇよりも大きくな
るように設定すれば、誘電体多層膜フィルタはその中央
部が溝の側面に密着する。その結果としてフィルタが溝
の中で倒れる問題は解消される。上記の条件を式で表す
と以下のようになる。
の倒れを抑制するために、誘電体多層膜フィルタの反り
を利用することとした。すなわち、誘電体多層膜の成膜
時にフィルタに反りが生じるような条件で蒸着を行い、
その反りを故意に利用してフィルタの倒れを抑制する。
具体的には、誘電体多層膜フィルタの膜厚Ｄｆが溝幅Ｄ
ｇよりも小さく、かつ、誘電体多層膜フィルタの反りｓ
と膜厚Ｄｆとを合計した厚みが溝幅Ｄｇよりも大きくな
るように設定すれば、誘電体多層膜フィルタはその中央
部が溝の側面に密着する。その結果としてフィルタが溝
の中で倒れる問題は解消される。上記の条件を式で表す
と以下のようになる。
【００１１】
【数３】 ０≦Ｄｇ−Ｄｆ≦ｓ （１） 図１６に多層膜フィルタの反りの様子を示す。反りの曲
率半径をＲ、反りの量をｓ、幅Ｗの反ったフィルタの弦
に相当する長さをＷ′とする。Ｒ≫Ｗのとき、Ｗ′／２
＝Ｗ／２と近似できる。三角形ａｂｃとｃｂｄは相似で
ある。よって、ｓ：Ｗ／２＝Ｗ／２：２Ｒ−ｓとなり、
この式を変形して
率半径をＲ、反りの量をｓ、幅Ｗの反ったフィルタの弦
に相当する長さをＷ′とする。Ｒ≫Ｗのとき、Ｗ′／２
＝Ｗ／２と近似できる。三角形ａｂｃとｃｂｄは相似で
ある。よって、ｓ：Ｗ／２＝Ｗ／２：２Ｒ−ｓとなり、
この式を変形して
【００１２】
【数４】
【００１３】従って、フィルタの反りｓは、曲率半径Ｒ
がフィルタの横幅Ｗに比べて十分に大きいとき、以下の
関係式で表される。
がフィルタの横幅Ｗに比べて十分に大きいとき、以下の
関係式で表される。
【００１４】
【数５】 ｓ＝Ｗ×Ｗ／（８×Ｒ） （２） 上記２つの式から以下の式が成り立つ範囲で溝幅Ｄｇお
よびフィルタの膜厚Ｄｆを選ぶことによってフィルタを
溝の側面に密着させることが可能となる。
よびフィルタの膜厚Ｄｆを選ぶことによってフィルタを
溝の側面に密着させることが可能となる。
【００１５】
【数６】０≦Ｄｇ−Ｄｆ≦Ｗ×Ｗ／（８×Ｒ） フィルタは自らの反りによって、溝の側面に押さえつけ
られるような状態になっているため、誘電体多層膜フィ
ルタの倒れが抑制されることになる。その結果、課題で
あった光の挿入損失ばらつきは抑制されて、低挿入損失
で製品歩留りが高い反射ＷＤＭを作製することができ
る。
られるような状態になっているため、誘電体多層膜フィ
ルタの倒れが抑制されることになる。その結果、課題で
あった光の挿入損失ばらつきは抑制されて、低挿入損失
で製品歩留りが高い反射ＷＤＭを作製することができ
る。
【００１６】第二の課題に対しては、壁面が導波路表面
に対して垂直な溝を加工した後にさらにＶ字型の歯を用
いて溝の入り口を広げることによって誘電体多層膜フィ
ルタの溝挿入を容易にする。このとき導波路としてその
コアが内部に埋め込まれたものを用いることによって、
光の挿入損失を増加させずにフィルタ挿入を容易にし、
低コストな波長合分波器を実現させることができる。
に対して垂直な溝を加工した後にさらにＶ字型の歯を用
いて溝の入り口を広げることによって誘電体多層膜フィ
ルタの溝挿入を容易にする。このとき導波路としてその
コアが内部に埋め込まれたものを用いることによって、
光の挿入損失を増加させずにフィルタ挿入を容易にし、
低コストな波長合分波器を実現させることができる。
【００１７】本発明の反射型ＷＤＭは、クロストークが
極めて小さく理想的な波長特性を持ち、従来の課題であ
った挿入損失ばらつきが小さい。このため製品歩留りが
大幅に向上した。また誘電体多層膜フィルタの溝への挿
入作業が容易になった。以上の結果として低コストな反
射型ＷＤＭが実現された。
極めて小さく理想的な波長特性を持ち、従来の課題であ
った挿入損失ばらつきが小さい。このため製品歩留りが
大幅に向上した。また誘電体多層膜フィルタの溝への挿
入作業が容易になった。以上の結果として低コストな反
射型ＷＤＭが実現された。
【００１８】
実施例１ 本実施例ではシリコン基板上に石英系のガラスを堆積さ
せて作製した石英系プレーナ光波回路（ＰＬＣ）を用い
る。石英系ＰＬＣはシリコン基板上に火炎堆積法と反応
性イオンエッチング法で作製され、低損失でシングルモ
ード光ファイバと整合性の良い光導波回路が実現されて
いる。詳しくは、河内正男「プレーナ光波回路」電学論
Ｃ、１１３巻６号、４４０〜４４５ページ、平成５年、
に記述されている。
せて作製した石英系プレーナ光波回路（ＰＬＣ）を用い
る。石英系ＰＬＣはシリコン基板上に火炎堆積法と反応
性イオンエッチング法で作製され、低損失でシングルモ
ード光ファイバと整合性の良い光導波回路が実現されて
いる。詳しくは、河内正男「プレーナ光波回路」電学論
Ｃ、１１３巻６号、４４０〜４４５ページ、平成５年、
に記述されている。
【００１９】第１の実施例の回路構成を図１に示す。シ
リコン基板１上にコア３，４および５がクラッド２に覆
われて形成され、シングルモード光導波路３，４および
５を構成している。光導波路３と５が交わる位置に溝６
が形成され、溝内に反りを有する光素子７、この例では
誘電体多層膜フィルタが挿入されている。また図１のＡ
Ａ′の拡大断面図を図２に示す。さらに図１の誘電体多
層膜フィルタ挿入部の拡大図を図３に、図３を真上から
みた図を図４に、図４中のＢＢ′線の拡大断面図を図５
に示す。この例では光導波路３と４の光軸は一致してい
る。導波路はコアとクラッドの比屈折率差が０．４５
％、コアサイズが７μｍ角になっている。誘電体多層膜
フィルタは１．３μｍの光は透過して１．５５μｍの光
は反射するように設計されている。
リコン基板１上にコア３，４および５がクラッド２に覆
われて形成され、シングルモード光導波路３，４および
５を構成している。光導波路３と５が交わる位置に溝６
が形成され、溝内に反りを有する光素子７、この例では
誘電体多層膜フィルタが挿入されている。また図１のＡ
Ａ′の拡大断面図を図２に示す。さらに図１の誘電体多
層膜フィルタ挿入部の拡大図を図３に、図３を真上から
みた図を図４に、図４中のＢＢ′線の拡大断面図を図５
に示す。この例では光導波路３と４の光軸は一致してい
る。導波路はコアとクラッドの比屈折率差が０．４５
％、コアサイズが７μｍ角になっている。誘電体多層膜
フィルタは１．３μｍの光は透過して１．５５μｍの光
は反射するように設計されている。
【００２０】以下にその簡単な動作原理を示す。１．３
μｍと１．５５μｍの光が合波された状態でコモンポー
ト３′から入射されたとき、光はシングルモード光導波
路３を伝搬した後、１．５５μｍの光のみが誘電体多層
膜フィルタ７で反射されて光導波路５を経てポート５′
に出力される。一方１．３μｍの光は誘電体多層膜フィ
ルタ７を透過して、光導波路４を伝搬してポート４′か
ら出力される。
μｍと１．５５μｍの光が合波された状態でコモンポー
ト３′から入射されたとき、光はシングルモード光導波
路３を伝搬した後、１．５５μｍの光のみが誘電体多層
膜フィルタ７で反射されて光導波路５を経てポート５′
に出力される。一方１．３μｍの光は誘電体多層膜フィ
ルタ７を透過して、光導波路４を伝搬してポート４′か
ら出力される。
【００２１】ここで本実施例に用いた誘電体多層膜フィ
ルタの拡大図を図６に示す。誘電体多層膜フィルタは５
μｍ厚のポリイミド薄膜８の表面にＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2
多層膜９を９μｍ蒸着して作製し、全体のフィルタの厚
みは１４μｍとした。従来の誘電体多層膜フィルタはほ
とんど反らないような条件を用いて作製していたが、本
発明では逆にＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 の蒸着時に生じる誘電
体膜内の内部応力を積極的に利用して誘電体多層膜フィ
ルタの反りを発生させた。具体的には横幅Ｗが１ｍｍの
フィルタで反りｓが１０μｍ、曲率半径Ｒが１３ｍｍと
なるものを作製した。この結果、フィルタの反り量１０
μｍとフィルタの厚み１４μｍの合計２４μｍよりも細
い幅の溝にこのフィルタを挿入すれば、フィルタの中央
部が溝の側面に密着するので溝の中でのフィルタの倒れ
は抑制される。本実施例では溝幅が２０μｍ、溝深さが
１５０μｍの溝をダイシングソーを用いて作製し、そこ
に曲率半径１３ｍｍ、横幅が１ｍｍ、反り１０μｍのフ
ィルタを挿入して誘電体多層膜フィルタ反射型ＷＤＭを
１００サンプル作製した。このときコモンポート３′か
ら入射されてポート５′から出力される１．５５μｍ光
の挿入損失の分布を図７に示す。また比較のために、従
来用いていた曲率半径が１３０ｍｍ、横幅が１ｍｍ、反
り１μｍのフィルタを挿入して作製した誘電体多層膜フ
ィルタ反射型ＷＤＭの挿入損失の分布も併せて図８に示
す。明らかに反りの大きな誘電体多層膜フィルタを用い
ることによって、波長合分波器の平均挿入損失および挿
入損失ばらつきが低減されていることがわかる。
ルタの拡大図を図６に示す。誘電体多層膜フィルタは５
μｍ厚のポリイミド薄膜８の表面にＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2
多層膜９を９μｍ蒸着して作製し、全体のフィルタの厚
みは１４μｍとした。従来の誘電体多層膜フィルタはほ
とんど反らないような条件を用いて作製していたが、本
発明では逆にＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 の蒸着時に生じる誘電
体膜内の内部応力を積極的に利用して誘電体多層膜フィ
ルタの反りを発生させた。具体的には横幅Ｗが１ｍｍの
フィルタで反りｓが１０μｍ、曲率半径Ｒが１３ｍｍと
なるものを作製した。この結果、フィルタの反り量１０
μｍとフィルタの厚み１４μｍの合計２４μｍよりも細
い幅の溝にこのフィルタを挿入すれば、フィルタの中央
部が溝の側面に密着するので溝の中でのフィルタの倒れ
は抑制される。本実施例では溝幅が２０μｍ、溝深さが
１５０μｍの溝をダイシングソーを用いて作製し、そこ
に曲率半径１３ｍｍ、横幅が１ｍｍ、反り１０μｍのフ
ィルタを挿入して誘電体多層膜フィルタ反射型ＷＤＭを
１００サンプル作製した。このときコモンポート３′か
ら入射されてポート５′から出力される１．５５μｍ光
の挿入損失の分布を図７に示す。また比較のために、従
来用いていた曲率半径が１３０ｍｍ、横幅が１ｍｍ、反
り１μｍのフィルタを挿入して作製した誘電体多層膜フ
ィルタ反射型ＷＤＭの挿入損失の分布も併せて図８に示
す。明らかに反りの大きな誘電体多層膜フィルタを用い
ることによって、波長合分波器の平均挿入損失および挿
入損失ばらつきが低減されていることがわかる。
【００２２】実施例２ 実施例１で述べたように誘電体多層膜フィルタの反りを
利用することによって、挿入損失の値が小さくかつその
ばらつきが小さな波長合分波器が作製可能となった。し
かしながらそれにともなって誘電体多層膜フィルタに反
りがある場合はフィルタの溝挿入が難しくなるという問
題が生じた。実施例１で示したように溝幅は２０μｍ
で、そこに１０μｍの反りを持つ厚み１４μｍの誘電体
多層膜フィルタを挿入することはかなり難しく、時間を
要する作業であった。
利用することによって、挿入損失の値が小さくかつその
ばらつきが小さな波長合分波器が作製可能となった。し
かしながらそれにともなって誘電体多層膜フィルタに反
りがある場合はフィルタの溝挿入が難しくなるという問
題が生じた。実施例１で示したように溝幅は２０μｍ
で、そこに１０μｍの反りを持つ厚み１４μｍの誘電体
多層膜フィルタを挿入することはかなり難しく、時間を
要する作業であった。
【００２３】この問題を解消するために我々は、溝幅が
一定の溝をダイシングソーを用いて加工した後に、さら
に先端がＶ字型の歯を用いて同じ位置を再加工すること
によって、溝の入り口を広げた。ここで溝の加工を行う
順番として、Ｖ字型の歯を用いてＶ形状の溝を加工した
後に、歯厚が一定の通常の歯を用いて溝加工を行うと、
２回の溝加工の僅かな位置ズレが原因で、溝が傾いてし
まうという問題があった。よって先に、歯厚が一定の歯
１０で溝幅が一定の溝を加工した後、溝の入り口の幅を
広げる目的でＶ字型の歯１０′を用いて溝加工を行うと
有効である。溝幅一定の溝の加工の前後の様子を図９
（ａ），（ｂ）に、さらにその溝の入り口を広げるため
の加工の前後の様子を図１０（ａ），（ｂ）に示す。こ
こで図９（ｃ），図１０（ｃ）はそれぞれダイシングソ
ーの歯の断面形状を示す。
一定の溝をダイシングソーを用いて加工した後に、さら
に先端がＶ字型の歯を用いて同じ位置を再加工すること
によって、溝の入り口を広げた。ここで溝の加工を行う
順番として、Ｖ字型の歯を用いてＶ形状の溝を加工した
後に、歯厚が一定の通常の歯を用いて溝加工を行うと、
２回の溝加工の僅かな位置ズレが原因で、溝が傾いてし
まうという問題があった。よって先に、歯厚が一定の歯
１０で溝幅が一定の溝を加工した後、溝の入り口の幅を
広げる目的でＶ字型の歯１０′を用いて溝加工を行うと
有効である。溝幅一定の溝の加工の前後の様子を図９
（ａ），（ｂ）に、さらにその溝の入り口を広げるため
の加工の前後の様子を図１０（ａ），（ｂ）に示す。こ
こで図９（ｃ），図１０（ｃ）はそれぞれダイシングソ
ーの歯の断面形状を示す。
【００２４】このようにして作製した溝に曲率半径１３
ｍｍ、横幅が１ｍｍ、反り１０μｍの誘電体多層膜フィ
ルタを挿入した様子を図１１に示す。そのフィルタ部の
拡大図を図１２に、図１２の中のＣＣ′線における拡大
断面図を図１３に示す。
ｍｍ、横幅が１ｍｍ、反り１０μｍの誘電体多層膜フィ
ルタを挿入した様子を図１１に示す。そのフィルタ部の
拡大図を図１２に、図１２の中のＣＣ′線における拡大
断面図を図１３に示す。
【００２５】具体的な寸法は、導波路のコアが表面から
２３μｍ埋め込まれており、先端が６０°の歯を深さ２
５μｍで加工した。この時溝の入り口の幅は２９μｍと
なり、Ｖ字型の歯で加工しないときの２０μｍに比べて
大幅にフィルタの挿入が容易になった。この結果として
フィルタ挿入にかかる時間が短縮され、誘電体多層膜フ
ィルタを用いて低コストな波長合分波器を実現できた。
２３μｍ埋め込まれており、先端が６０°の歯を深さ２
５μｍで加工した。この時溝の入り口の幅は２９μｍと
なり、Ｖ字型の歯で加工しないときの２０μｍに比べて
大幅にフィルタの挿入が容易になった。この結果として
フィルタ挿入にかかる時間が短縮され、誘電体多層膜フ
ィルタを用いて低コストな波長合分波器を実現できた。
【００２６】以上、本発明の実施例を石英系導波路を用
いた場合について説明してきたが、本発明の回路は石英
系導波路以外の拡散ガラス導波路、ポリマ導波路などい
かなる埋め込み導波路に対しても適用可能である。
いた場合について説明してきたが、本発明の回路は石英
系導波路以外の拡散ガラス導波路、ポリマ導波路などい
かなる埋め込み導波路に対しても適用可能である。
【００２７】また本発明では１．３μｍ光を透過し、
１．５５μｍ光を反射する波長合波器に関して説明を行
ったが、実施例で示した誘電体多層膜フィルタを入れ換
えることによってそれ以外の波長領域の波長合分波器と
しても使用できることは明らかである。
１．５５μｍ光を反射する波長合波器に関して説明を行
ったが、実施例で示した誘電体多層膜フィルタを入れ換
えることによってそれ以外の波長領域の波長合分波器と
しても使用できることは明らかである。
【００２８】さらに本発明ではポリイミド薄膜基板の上
にＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 の誘電体多層膜を形成した誘電体
多層膜フィルタを用いたが、それぞれの材料はこれに限
定するものではなく、フィルタが請求項に示す反りを有
していればよい。
にＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 の誘電体多層膜を形成した誘電体
多層膜フィルタを用いたが、それぞれの材料はこれに限
定するものではなく、フィルタが請求項に示す反りを有
していればよい。
【００２９】
【発明の効果】本発明の波長合波器は、非常に良好な特
性を有しさらに容易に作製可能であるため家庭用の光送
受信モジュールの波長合分波器や線路監視用カップラな
どに適用可能である。また、平面基板上に形成され、交
差部を有するシングルモード光導波路を備えた導波形光
素子であって、交差部を横切って形成された直線状の溝
と、溝内に挿入され、反りを持った誘電体多層膜フィル
タとを備え、溝の幅をＤｇ、誘電体多層膜フィルタの横
幅をＷ、膜厚をＤｆ、反りの曲率半径をＲとした時、反
りの曲率半径Ｒが、次の関係式Ｒ＜Ｗ 2 ／８（Ｄｇ−Ｄ
ｆ）を満たすので、反りを持ったフィルタが溝に挿入さ
れると、自らの反りによって直線状の溝の側面に押えつ
けるような状態になるため、フィルタの傾斜が抑制され
る。その結果、低挿入損失で挿入損失のばらつきが少な
い反射ＷＤＭが得られ、製品歩留まりが高くなりという
効果を奏する。
性を有しさらに容易に作製可能であるため家庭用の光送
受信モジュールの波長合分波器や線路監視用カップラな
どに適用可能である。また、平面基板上に形成され、交
差部を有するシングルモード光導波路を備えた導波形光
素子であって、交差部を横切って形成された直線状の溝
と、溝内に挿入され、反りを持った誘電体多層膜フィル
タとを備え、溝の幅をＤｇ、誘電体多層膜フィルタの横
幅をＷ、膜厚をＤｆ、反りの曲率半径をＲとした時、反
りの曲率半径Ｒが、次の関係式Ｒ＜Ｗ 2 ／８（Ｄｇ−Ｄ
ｆ）を満たすので、反りを持ったフィルタが溝に挿入さ
れると、自らの反りによって直線状の溝の側面に押えつ
けるような状態になるため、フィルタの傾斜が抑制され
る。その結果、低挿入損失で挿入損失のばらつきが少な
い反射ＷＤＭが得られ、製品歩留まりが高くなりという
効果を奏する。
【図１】第１の実施例の誘電体多層膜フィルタを用いた
反射型ＷＤＭを示す図である。
反射型ＷＤＭを示す図である。
【図２】図１のＡＡ′線における拡大断面図である。
【図３】図１のフィルタ部の拡大図である。
【図４】図３を上から見た図である。
【図５】図４のＢＢ′線における拡大断面図である。
【図６】第１の実施例で用いた誘電体多層膜フィルタの
形状を示す図である。
形状を示す図である。
【図７】第１の実施例の反射型ＷＤＭにおいて、コモン
ポート３′から入射されてポート５′から出力される
１．５５μｍ光の挿入損失分布を示す図である。
ポート３′から入射されてポート５′から出力される
１．５５μｍ光の挿入損失分布を示す図である。
【図８】第１の実施例の比較対照である従来の誘電体多
層膜フィルタを用いた反射型ＷＤＭにおいて、コモンポ
ート３′から入射されてポート５′から出力される１．
５５μｍ光の挿入損失分布を示す図である。
層膜フィルタを用いた反射型ＷＤＭにおいて、コモンポ
ート３′から入射されてポート５′から出力される１．
５５μｍ光の挿入損失分布を示す図である。
【図９】第２の実施例において、溝幅一定の溝加工を説
明するための図である。
明するための図である。
【図１０】図９で作製した溝の入り口を広げるための加
工を説明する図である。
工を説明する図である。
【図１１】第２の実施例の誘電体多層膜フィルタを用い
た反射型ＷＤＭを示す図である。
た反射型ＷＤＭを示す図である。
【図１２】図１１のフィルタ部の拡大図である。
【図１３】図１２のＣＣ′線における拡大断面図であ
る。
る。
【図１４】従来技術による誘電体多層膜フィルタを用い
た反射型ＷＤＭを示す図である。
た反射型ＷＤＭを示す図である。
【図１５】従来技術による反射型ＷＤＭフィルタにおい
て、挿入損失が大きくかつばらつく原因を説明するため
の図である。
て、挿入損失が大きくかつばらつく原因を説明するため
の図である。
【図１６】フィルタの反り量を説明するための図であ
る。
る。
１ シリコン基板 ２ クラッド ３ 入力導波路 ３′ コモンポート ４ 第１の出力導波路 ４′ 第１の出力ポート ５ 第２の出力導波路 ５′ 第２の出力ポート ６ 誘電体多層膜フィルタの挿入溝 ６′ 溝の入り口を広げた誘電体多層膜フィルタの挿入
溝 ７ 誘電体多層膜フィルタ ８ ポリイミド薄膜基板 ９ ＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 誘電体多層膜 １０ ダイシングソーの歯 １０′ 先端の形状がＶ字型になっているダイシングゾ
ーの歯 Ｗ 誘電体多層膜フィルタの横幅 ｓ 優先体多層膜フィルタの反り量 Ｒ 誘電体多層膜フィルタの曲率半径 Ｄｆ 誘電体多層膜フィルタの膜厚 Ｄｇ 誘電体多層膜フィルタ挿入溝の溝幅 θ 誘電体多層膜フィルタの倒れ角
溝 ７ 誘電体多層膜フィルタ ８ ポリイミド薄膜基板 ９ ＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 誘電体多層膜 １０ ダイシングソーの歯 １０′ 先端の形状がＶ字型になっているダイシングゾ
ーの歯 Ｗ 誘電体多層膜フィルタの横幅 ｓ 優先体多層膜フィルタの反り量 Ｒ 誘電体多層膜フィルタの曲率半径 Ｄｆ 誘電体多層膜フィルタの膜厚 Ｄｇ 誘電体多層膜フィルタ挿入溝の溝幅 θ 誘電体多層膜フィルタの倒れ角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河内 正夫 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−203830（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−21912（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/00 - 6/54
Claims (2)
- 【請求項１】 平面基板上に形成され、交差部を有する
シングルモード光導波路を備えた導波形光素子であっ
て、前記交差部を横切って形成された直線状の溝と、該
溝内に挿入され、反りを持った誘電体多層膜フィルタと
を備え、前記溝の幅をＤｇ、前記誘電体多層膜フィルタ
の横幅をＷ、膜厚をＤｆ、反りの曲率半径をＲとした
時、反りの曲率半径Ｒが、次の関係式 Ｒ＜Ｗ 2 ／８（Ｄｇ−Ｄｆ） を満たす ことを特徴とする導波形光素子。 - 【請求項２】 平面基板上に形成され、交差部を有する
シングルモード光導波路を備えた請求項１に記載の導波
形光素子の製造方法であって、前記平面基板に歯厚が一
定のダイシングソーの歯で溝幅が一定の前記直線状の溝
を加工する第１の工程と、該第１の工程の後に、前記直
線状の溝の入り口の幅を広げるように、前記ダイシング
ソーのV字型の歯を用いて前記直線状の溝の加工を行う
第２の工程とを備えたことを特徴とする導波形光素子の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26148095A JP3175814B2 (ja) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | 導波形光素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26148095A JP3175814B2 (ja) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | 導波形光素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09105824A JPH09105824A (ja) | 1997-04-22 |
| JP3175814B2 true JP3175814B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=17362499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26148095A Expired - Lifetime JP3175814B2 (ja) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | 導波形光素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3175814B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014101635A (ja) * | 2012-11-16 | 2014-06-05 | Taisei Corp | 基礎ユニット及び架台 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11352341A (ja) | 1998-06-04 | 1999-12-24 | Nec Corp | 導波路型波長多重光送受信モジュール |
| JP2003114334A (ja) | 2001-10-04 | 2003-04-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光フィルタモジュールおよびその製造方法 |
| JP2003114335A (ja) | 2001-10-04 | 2003-04-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光フィルタモジュールおよびその製造方法 |
| JP2003114336A (ja) | 2001-10-04 | 2003-04-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光フィルタモジュールおよびその製造方法 |
| US7123798B2 (en) | 2002-03-29 | 2006-10-17 | Ngk Insulators, Ltd. | Optical device and method of producing the same |
| JPWO2004057397A1 (ja) * | 2002-12-20 | 2006-04-27 | 日本碍子株式会社 | 光デバイス |
| US7308174B2 (en) | 2002-12-20 | 2007-12-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Optical device including a filter member for dividing a portion of signal light |
| US7321703B2 (en) | 2002-12-20 | 2008-01-22 | Ngk Insulators, Ltd. | Optical device |
| US7195402B2 (en) | 2002-12-20 | 2007-03-27 | Ngk Insulators, Ltd. | Optical device |
| JP4031804B2 (ja) | 2003-06-02 | 2008-01-09 | 日本碍子株式会社 | 光デバイス |
| JP2007025605A (ja) * | 2005-07-21 | 2007-02-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光導波路デバイス |
| JP5308408B2 (ja) * | 2010-07-27 | 2013-10-09 | 日東電工株式会社 | 光センサモジュール |
| US11187838B2 (en) * | 2017-07-31 | 2021-11-30 | Kla Corporation | Spectral filter for high-power fiber illumination sources |
| JP7183289B2 (ja) * | 2018-10-11 | 2022-12-05 | 三菱電機株式会社 | 光合分波器 |
-
1995
- 1995-10-09 JP JP26148095A patent/JP3175814B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014101635A (ja) * | 2012-11-16 | 2014-06-05 | Taisei Corp | 基礎ユニット及び架台 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09105824A (ja) | 1997-04-22 |
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