JP3225922B2 - 光導波路型グレーティングアレイ - Google Patents
光導波路型グレーティングアレイInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光導波路型グレーテ
ィングアレイに関し、特に光波をその波長によって合波
・分波する多チャンネル動作可能な光導波路型グレーテ
ィングアレイに関するものである。
ィングアレイに関し、特に光波をその波長によって合波
・分波する多チャンネル動作可能な光導波路型グレーテ
ィングアレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信の大容量化に向けて、複数
の波長の光信号を同一の線路を使って伝送する波長多重
伝送システムの研究開発が進んでいる。なかでも、波長
間隔１．６ｎｍや０．８ｎｍ（周波数間隔各々２００Ｇ
Ｈｚ，１００ＧＨｚ）で高密度に多重された光信号を合
波・分波するために、光ファイバあるいは石英系光導波
路にグレーティングを形成した狭帯域波長フィルタの利
用が検討されている。
の波長の光信号を同一の線路を使って伝送する波長多重
伝送システムの研究開発が進んでいる。なかでも、波長
間隔１．６ｎｍや０．８ｎｍ（周波数間隔各々２００Ｇ
Ｈｚ，１００ＧＨｚ）で高密度に多重された光信号を合
波・分波するために、光ファイバあるいは石英系光導波
路にグレーティングを形成した狭帯域波長フィルタの利
用が検討されている。
【０００３】このグレーティングは、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）が添加された石英ガラスに紫外光を照射することに
より、ガラスの屈折率が高くなる光誘起屈折率変化に基
づいている。石英ガラスの屈折率を変化させるための紫
外光として、ＫｒＦやＡｒＦのエキシマレーザ（波長各
々２４８ｎｍ，１９３ｎｍ）、あるいはアルゴンレーザ
の２倍高調波（波長２４４ｎｍ）等が用いられる。
ｅ）が添加された石英ガラスに紫外光を照射することに
より、ガラスの屈折率が高くなる光誘起屈折率変化に基
づいている。石英ガラスの屈折率を変化させるための紫
外光として、ＫｒＦやＡｒＦのエキシマレーザ（波長各
々２４８ｎｍ，１９３ｎｍ）、あるいはアルゴンレーザ
の２倍高調波（波長２４４ｎｍ）等が用いられる。
【０００４】図５は従来から一般的に行なわれているグ
レーティング作製法の一例を示す図であり、例えば、ア
プライド・フィジックス・レターズ、１９９３年、第６
２巻、第１０３５〜１０３７頁（Applied Physics Lett
ers, vol.62, pp.1035-1037,1993 ）で報告されている
ものである。
レーティング作製法の一例を示す図であり、例えば、ア
プライド・フィジックス・レターズ、１９９３年、第６
２巻、第１０３５〜１０３７頁（Applied Physics Lett
ers, vol.62, pp.1035-1037,1993 ）で報告されている
ものである。
【０００５】図５において、紫外域で透明な石英ガラス
製の位相マスク５１を通して、前記の紫外レーザ５３か
らの光５５をシリコン（Ｓｉ）基板４１上の光ファイバ
あるいは石英系光導波路コア４３にミラー５４を経て照
射する。位相マスク５１は１μｍ程度のピッチで周期的
微細溝が彫り込まれた回折格子であり、入射レーザ光５
５を０次、±１次、±２次、…の回折光５６へと回折さ
せる。各回折光は導波路上で干渉して干渉縞を形成し、
縞の明暗に応じて石英ガラス中に屈折率の周期的パター
ン、すなわちグレーティング５２が形成される。尚、４
２は下層クラッド、４４は上層クラッドである。
製の位相マスク５１を通して、前記の紫外レーザ５３か
らの光５５をシリコン（Ｓｉ）基板４１上の光ファイバ
あるいは石英系光導波路コア４３にミラー５４を経て照
射する。位相マスク５１は１μｍ程度のピッチで周期的
微細溝が彫り込まれた回折格子であり、入射レーザ光５
５を０次、±１次、±２次、…の回折光５６へと回折さ
せる。各回折光は導波路上で干渉して干渉縞を形成し、
縞の明暗に応じて石英ガラス中に屈折率の周期的パター
ン、すなわちグレーティング５２が形成される。尚、４
２は下層クラッド、４４は上層クラッドである。
【０００６】通常、位相マスクによる±１次の回折光が
利用され、位相マスクピッチΛとグレーティングピッチ
ΛG はΛ＝２ΛG の関係がある。屈折率の周期的パター
ンであるグレーティングは、光導波路を伝搬するブラッ
グ波長の光波を反射する波長フィルタとして機能する。
ブラッグ波長λB は、グレーティングのピッチΛG と光
導波路の等価屈折率ｎeff から、 λB ＝２ｎeff ・ΛG ＝ｎeff ・Λ ……（１） により与えられる。
利用され、位相マスクピッチΛとグレーティングピッチ
ΛG はΛ＝２ΛG の関係がある。屈折率の周期的パター
ンであるグレーティングは、光導波路を伝搬するブラッ
グ波長の光波を反射する波長フィルタとして機能する。
ブラッグ波長λB は、グレーティングのピッチΛG と光
導波路の等価屈折率ｎeff から、 λB ＝２ｎeff ・ΛG ＝ｎeff ・Λ ……（１） により与えられる。
【０００７】光誘起屈折率変化に基づくグレーティング
を波長フィルタに適用する構成として、マッハツェンダ
ー干渉計型光導波路のアーム部に同一のグレーティング
を形成したマッハツェンダー型の構成、方向性結合器型
光導波路の結合導波路部にグレーティングを形成した方
向性結合器型の構成、直線光導波路に作製したグレーテ
ィングを光サーキュレータと併用する構成などがある。
それぞれの構成に対し、光導波路として光ファイバ及び
シリコン等の基板上に形成した石英系光導波路を用いる
ことができる。
を波長フィルタに適用する構成として、マッハツェンダ
ー干渉計型光導波路のアーム部に同一のグレーティング
を形成したマッハツェンダー型の構成、方向性結合器型
光導波路の結合導波路部にグレーティングを形成した方
向性結合器型の構成、直線光導波路に作製したグレーテ
ィングを光サーキュレータと併用する構成などがある。
それぞれの構成に対し、光導波路として光ファイバ及び
シリコン等の基板上に形成した石英系光導波路を用いる
ことができる。
【０００８】図６（ａ）は、例えば、アイ・イー・イー
・イー・フォトニクス・テクノロジー・レターズ、１９
９５年、第７巻、第３８８〜３９０頁（IEEE Photonics
Technology Letters, vol.7, pp.388-390, 1995）で報
告されているマッハツェンダー型の光導波路型グレーテ
ィングの平面図である。図６（ａ）において、２つの３
ｄＢカプラ６２と２つのアーム部６３からなるマッハツ
ェンダー干渉計型光導波路６１と、その両アーム部６３
に作製された２つの同一のグレーティング１６から構成
される。
・イー・フォトニクス・テクノロジー・レターズ、１９
９５年、第７巻、第３８８〜３９０頁（IEEE Photonics
Technology Letters, vol.7, pp.388-390, 1995）で報
告されているマッハツェンダー型の光導波路型グレーテ
ィングの平面図である。図６（ａ）において、２つの３
ｄＢカプラ６２と２つのアーム部６３からなるマッハツ
ェンダー干渉計型光導波路６１と、その両アーム部６３
に作製された２つの同一のグレーティング１６から構成
される。
【０００９】入力ポート６４に入力された波長多重光信
号のうち、式（１）で表されるブラッグ波長の光信号は
グレーティングによって反射されてドロップポート６５
から出力され、光信号の引き抜き（ドロップ動作）が行
なわれる。ブラッグ波長以外の光信号はグレーティング
の影響を受けずにスルーポート６６から出力される。ま
た、アッドポート６７からブラッグ波長の光信号を入力
すると、この光波はグレーティングによって反射されて
スルーポート６６から出力され、入力ポート６４からの
光信号との足し合わせ（アッド動作）が行なわれる。
号のうち、式（１）で表されるブラッグ波長の光信号は
グレーティングによって反射されてドロップポート６５
から出力され、光信号の引き抜き（ドロップ動作）が行
なわれる。ブラッグ波長以外の光信号はグレーティング
の影響を受けずにスルーポート６６から出力される。ま
た、アッドポート６７からブラッグ波長の光信号を入力
すると、この光波はグレーティングによって反射されて
スルーポート６６から出力され、入力ポート６４からの
光信号との足し合わせ（アッド動作）が行なわれる。
【００１０】図６（ｂ）は、例えば、アイ・イー・イー
・イー・フォトニクス・テクノロジー・レターズ、１９
９６年、第８巻、第１３３１〜１３３３頁（IEEE Photo
nicsTechnology Letters, vol. 8, pp. 1331-1333, 199
6）で報告されている方向性結合器型の光導波路型グレ
ーティングの平面図である。図６（ｂ）において、方向
性結合器型光導波路６８及びその結合導波路部６９に作
製されたグレーティング１６から構成される。
・イー・フォトニクス・テクノロジー・レターズ、１９
９６年、第８巻、第１３３１〜１３３３頁（IEEE Photo
nicsTechnology Letters, vol. 8, pp. 1331-1333, 199
6）で報告されている方向性結合器型の光導波路型グレ
ーティングの平面図である。図６（ｂ）において、方向
性結合器型光導波路６８及びその結合導波路部６９に作
製されたグレーティング１６から構成される。
【００１１】入力ポート６４に入力された波長多重光信
号のうち、式（１）で表されるブラッグ波長の光信号は
グレーティングによって反射されてドロップポート６５
から出力され、光信号の引き抜き（ドロップ動作）が行
なわれる。ブラッグ波長以外の光信号はグレーティング
の影響を受けずにスルーポート６６から出力される。ま
たアッドポート６７からブラッグ波長の光信号を入力す
ると、この光波はグレーティングによって反射されてス
ルーポート６６から出力され、入力ポート６４からの光
信号との足し合わせ（アッド動作）が行なわれる。
号のうち、式（１）で表されるブラッグ波長の光信号は
グレーティングによって反射されてドロップポート６５
から出力され、光信号の引き抜き（ドロップ動作）が行
なわれる。ブラッグ波長以外の光信号はグレーティング
の影響を受けずにスルーポート６６から出力される。ま
たアッドポート６７からブラッグ波長の光信号を入力す
ると、この光波はグレーティングによって反射されてス
ルーポート６６から出力され、入力ポート６４からの光
信号との足し合わせ（アッド動作）が行なわれる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】波長多重光信号のすべ
てのチャンネルについてアッド及びドロップ動作可能な
波長フィルタを実現するためには、ブラッグ波長の異な
る複数のグレーティングを各チャンネルに対応させて用
意する必要がある。式（１）によれば、ブラッグ波長を
変化させるためには、等価屈折率またはグレーティング
ピッチを変化させればよい。従って、ブラッグ波長の異
なるグレーティングを作製する手段として、（Ａ）ピッ
チの異なる位相マスクを用いる方法、（Ｂ）導波路のコ
アとクラッドの比屈折率差及びコアサイズを制御し等価
屈折率を変える方法、（Ｃ）グレーティング作製後に位
相マスクなしの状態で紫外光一様照射により等価屈折率
を変化させる方法、などが考えられる。
てのチャンネルについてアッド及びドロップ動作可能な
波長フィルタを実現するためには、ブラッグ波長の異な
る複数のグレーティングを各チャンネルに対応させて用
意する必要がある。式（１）によれば、ブラッグ波長を
変化させるためには、等価屈折率またはグレーティング
ピッチを変化させればよい。従って、ブラッグ波長の異
なるグレーティングを作製する手段として、（Ａ）ピッ
チの異なる位相マスクを用いる方法、（Ｂ）導波路のコ
アとクラッドの比屈折率差及びコアサイズを制御し等価
屈折率を変える方法、（Ｃ）グレーティング作製後に位
相マスクなしの状態で紫外光一様照射により等価屈折率
を変化させる方法、などが考えられる。
【００１３】図７は上記方法（Ａ）によりブラッグ波長
の異なる２つのグレーティングを作製する工程を示した
図である。まず、基板１５上の第一の光導波路２１にピ
ッチΛ(1) の位相マスク７１を用いて第一のグレーティ
ング７３を作製し、次に第二の光導波路２２にピッチΛ
(2）の位相マスク７２を用いて第二のグレーティング７
４を作製する。作製されたグレーティングのブラッグ波
長は、式（１）に従って、 λB(1)＝ｎeff ・Λ(1) ……（２） λB(2)＝ｎeff ・Λ(2) ……（３） により夫々与えられる。
の異なる２つのグレーティングを作製する工程を示した
図である。まず、基板１５上の第一の光導波路２１にピ
ッチΛ(1) の位相マスク７１を用いて第一のグレーティ
ング７３を作製し、次に第二の光導波路２２にピッチΛ
(2）の位相マスク７２を用いて第二のグレーティング７
４を作製する。作製されたグレーティングのブラッグ波
長は、式（１）に従って、 λB(1)＝ｎeff ・Λ(1) ……（２） λB(2)＝ｎeff ・Λ(2) ……（３） により夫々与えられる。
【００１４】この方法の問題点は、位相マスクが複数必
要であること及び位相マスクを介した紫外光照射を複数
回行なわなければならないことである。また、複数の光
導波路を基板上に高密度に配置した場合、複数回紫外光
照射の位置制御が難しい。よつて、グレーティング作製
のコストは上昇し、生産性は低下する。
要であること及び位相マスクを介した紫外光照射を複数
回行なわなければならないことである。また、複数の光
導波路を基板上に高密度に配置した場合、複数回紫外光
照射の位置制御が難しい。よつて、グレーティング作製
のコストは上昇し、生産性は低下する。
【００１５】図８は方法（Ｂ）によりブラッグ波長の異
なる２つのグレーティングを作製する工程を示した図で
ある。コア屈折率を変えた別工程で光導波路を形成する
ことにより、等価屈折率ｎeff (1) の光導波路２１及び
等価屈折率ｎeff(2)の光導波路２２を用意し、ピッチΛ
の位相マスク８１を用いてそれぞれにグレーティング７
３、７４を作製する。作製されたグレーティングのブラ
ッグ波長は式（１）に従って、 λB(1)＝ｎeff ・Λ……（４） λB(2)＝ｎeff ・Λ……（５） にて夫々与えられる。
なる２つのグレーティングを作製する工程を示した図で
ある。コア屈折率を変えた別工程で光導波路を形成する
ことにより、等価屈折率ｎeff (1) の光導波路２１及び
等価屈折率ｎeff(2)の光導波路２２を用意し、ピッチΛ
の位相マスク８１を用いてそれぞれにグレーティング７
３、７４を作製する。作製されたグレーティングのブラ
ッグ波長は式（１）に従って、 λB(1)＝ｎeff ・Λ……（４） λB(2)＝ｎeff ・Λ……（５） にて夫々与えられる。
【００１６】この方法の問題点は、光導波路形成の工程
が複雑になること、位相マスクを介した紫外光照射を複
数回行なわなければならないことである。よって、グレ
ーティング作製の生産性は低い。
が複雑になること、位相マスクを介した紫外光照射を複
数回行なわなければならないことである。よって、グレ
ーティング作製の生産性は低い。
【００１７】また、導波路コアの屈折率は変えずにコア
の幅を変えることでも方法（Ｂ）を実施可能であるが、
ブラッグ波長を変化させ得る波長幅が小さいことが問題
である。方法（Ｃ）をとった場合、グレーティング作製
時の位相マスクによる紫外光照射は一度で済むが、グレ
ーティング作製後の紫外光一様照射が複数回必要である
こと、及びグレーティング作製後にさらに変化させ得る
屈折率量には限界があってブラッグ波長を大きく変える
のが難しいこと、が問題である。
の幅を変えることでも方法（Ｂ）を実施可能であるが、
ブラッグ波長を変化させ得る波長幅が小さいことが問題
である。方法（Ｃ）をとった場合、グレーティング作製
時の位相マスクによる紫外光照射は一度で済むが、グレ
ーティング作製後の紫外光一様照射が複数回必要である
こと、及びグレーティング作製後にさらに変化させ得る
屈折率量には限界があってブラッグ波長を大きく変える
のが難しいこと、が問題である。
【００１８】本発明の目的は、上述した問題点を解決し
低コストかつ生産性の高い高密度多チャンネル動作可能
な光導波路型グレーティングを提供することである。
低コストかつ生産性の高い高密度多チャンネル動作可能
な光導波路型グレーティングを提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明の光導波路型グレ
ーティングアレイは、基板上に複数の光導波路が並列に
配置された構造を有する。各光導波路はグレーティング
に対してそれぞれある角度で傾きを持って配置されてい
る。各光導波路には、同一の格子ベクトルを持つグレー
ティングが紫外光の一括照射によって形成されている。
各光導波路上のグレーティングは、各光導波路との傾き
角がそれぞれ異なっているためにそのピッチがそれぞれ
異なり、従ってそのブラッグ波長はそれぞれ異なったも
のとなる。
ーティングアレイは、基板上に複数の光導波路が並列に
配置された構造を有する。各光導波路はグレーティング
に対してそれぞれある角度で傾きを持って配置されてい
る。各光導波路には、同一の格子ベクトルを持つグレー
ティングが紫外光の一括照射によって形成されている。
各光導波路上のグレーティングは、各光導波路との傾き
角がそれぞれ異なっているためにそのピッチがそれぞれ
異なり、従ってそのブラッグ波長はそれぞれ異なったも
のとなる。
【００２０】以上の結果、本発明の構造を有した光導波
路型グレーティングアレイは多チャンネル動作が可能で
ある。光導波路を高密度に配置することにより、チャン
ネルの高密度化を図ることも可能である。また、本発明
の光導波路型グレーティングアレイは、導波路形成工程
もグレーティング作製工程も１度で済むため、低コスト
かつ高い生産性で実現可能である。
路型グレーティングアレイは多チャンネル動作が可能で
ある。光導波路を高密度に配置することにより、チャン
ネルの高密度化を図ることも可能である。また、本発明
の光導波路型グレーティングアレイは、導波路形成工程
もグレーティング作製工程も１度で済むため、低コスト
かつ高い生産性で実現可能である。
【００２１】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明による光導波
路型グレーティングアレイの第一の実施形態を示した平
面構成図である。基板１５上に第１の直線光導波路１
１、第２の直線光導波路１２、第３の直線光導波路１
３、……、第８の直線光導波路１４が、基板上において
互いに平行ではなくある傾き角を持って夫々配置されて
いる。
て図面を参照して説明する。図１は本発明による光導波
路型グレーティングアレイの第一の実施形態を示した平
面構成図である。基板１５上に第１の直線光導波路１
１、第２の直線光導波路１２、第３の直線光導波路１
３、……、第８の直線光導波路１４が、基板上において
互いに平行ではなくある傾き角を持って夫々配置されて
いる。
【００２２】各光導波路には、同一の格子ベクトルを持
つグレーティングが紫外光の一括照射によって形成され
ている。第ｉ（ｉ＝１〜８）番目の直線光導波路とグレ
ーティングの格子ベクトルとのなす角をθi と定義す
る。
つグレーティングが紫外光の一括照射によって形成され
ている。第ｉ（ｉ＝１〜８）番目の直線光導波路とグレ
ーティングの格子ベクトルとのなす角をθi と定義す
る。
【００２３】図２は本発明による光導波路型グレーティ
ングアレイの作用を説明した図である。グレーティング
の格子ベクトルに対して傾き角θi を持つ第ｉの直線光
導波路２１において、そのグレーティングピッチは傾き
がないときの１／ｃｏｓθiとなり、ブラッグ波長は、 λB(i)＝２ｎeff ・ΛG ／ｃｏｓθi ……（６） の様になる。従って、図１の８つのグレーティングは合
わせて８つの異なるブラッグ波長を持つことになり、８
チャンネル動作可能な光導波路型グレーティングが実現
される。
ングアレイの作用を説明した図である。グレーティング
の格子ベクトルに対して傾き角θi を持つ第ｉの直線光
導波路２１において、そのグレーティングピッチは傾き
がないときの１／ｃｏｓθiとなり、ブラッグ波長は、 λB(i)＝２ｎeff ・ΛG ／ｃｏｓθi ……（６） の様になる。従って、図１の８つのグレーティングは合
わせて８つの異なるブラッグ波長を持つことになり、８
チャンネル動作可能な光導波路型グレーティングが実現
される。
【００２４】ここでは８チャンネル動作可能な光導波路
型グレーティングアレイの例を示したが、本発明によっ
て実現可能な動作チャンネル数は後に述べる範囲内で任
意に設計でき、また動作波長を１．３μｍ帯に設計する
ことも１．５μｍ帯に設計することもできる。また、各
光導波路は、紫外光誘起屈折率効果が存在すれば、光フ
ァイバから構成されていてもよいし、Ｓｉ等の基板上に
形成された石英系光導波路から構成されていてもよい。
型グレーティングアレイの例を示したが、本発明によっ
て実現可能な動作チャンネル数は後に述べる範囲内で任
意に設計でき、また動作波長を１．３μｍ帯に設計する
ことも１．５μｍ帯に設計することもできる。また、各
光導波路は、紫外光誘起屈折率効果が存在すれば、光フ
ァイバから構成されていてもよいし、Ｓｉ等の基板上に
形成された石英系光導波路から構成されていてもよい。
【００２５】本発明の光導波路型グレーティングアレイ
で一括作製できるチャンネル数は、位相マスクの幅によ
ってのみ制限される。すなわち、基板上に並列配置した
光導波路群の幅が位相マスクの幅を超えない範囲でチャ
ンネル数は任意に設計できる。
で一括作製できるチャンネル数は、位相マスクの幅によ
ってのみ制限される。すなわち、基板上に並列配置した
光導波路群の幅が位相マスクの幅を超えない範囲でチャ
ンネル数は任意に設計できる。
【００２６】図３は本発明による光導波路型グレーティ
ングアレイの第二の実施形態である方向性結合器並列型
の光導波路型グレーティングアレイを示した平面構成図
である。８つの方向性結合器は基板１５上に並列に配置
されており、図中点線で示した領域１６の各結合導波路
部には、同一の格子ベクトルを持つグレーティングが紫
外光の一括照射によって形成されている。ｉ番目の方向
性結合器の結合導波路部はグレーティングの格子ベクト
ルと傾き角θi を持つように設定されている。両端面の
ポートには反射ミラー３９が装着されている。
ングアレイの第二の実施形態である方向性結合器並列型
の光導波路型グレーティングアレイを示した平面構成図
である。８つの方向性結合器は基板１５上に並列に配置
されており、図中点線で示した領域１６の各結合導波路
部には、同一の格子ベクトルを持つグレーティングが紫
外光の一括照射によって形成されている。ｉ番目の方向
性結合器の結合導波路部はグレーティングの格子ベクト
ルと傾き角θi を持つように設定されている。両端面の
ポートには反射ミラー３９が装着されている。
【００２７】次に、本発明による光導波路型グレーティ
ングアレイの動作方法について、第二の実施の形態を例
に図３を用いて説明する。第一の方向性結合器３１に設
けられた入力ポート３５から、波長λ1 〜λ8 の８チャ
ンネル光信号を入射する。入射光のうち波長λ1 の光波
のみ結合導波路部３３に作製されたグレーティングによ
って反射され、ドロップポート３６から出射される。
ングアレイの動作方法について、第二の実施の形態を例
に図３を用いて説明する。第一の方向性結合器３１に設
けられた入力ポート３５から、波長λ1 〜λ8 の８チャ
ンネル光信号を入射する。入射光のうち波長λ1 の光波
のみ結合導波路部３３に作製されたグレーティングによ
って反射され、ドロップポート３６から出射される。
【００２８】波長λ2 〜λ8 の光波は結合導波路３３を
透過してスルーポート３７へ向かい、基板端面に装着さ
れた反射ミラー３９によって反射された後結合導波路３
４に導入される。結合導波路３４において、波長λ2 の
光波のみグレーティングによって反射され、ドロップポ
ート３８から出射される。以下同様の動作が繰り返さ
れ、各波長λ1 〜λ8 は各ドロップポートへと振り分け
られる。
透過してスルーポート３７へ向かい、基板端面に装着さ
れた反射ミラー３９によって反射された後結合導波路３
４に導入される。結合導波路３４において、波長λ2 の
光波のみグレーティングによって反射され、ドロップポ
ート３８から出射される。以下同様の動作が繰り返さ
れ、各波長λ1 〜λ8 は各ドロップポートへと振り分け
られる。
【００２９】
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について説明
する。図４は図２の光導波路を破線に沿って切断したと
きの断面図である。Ｓｉ基板４１上に下層クラッド４
２、コア４３、上層クラッド４４からなる光導波路が形
成されている。上層、下層クラッドの組成は石英であ
り、コアの組成はＧｅ添加石英である。コアとクラッド
の比屈折率差は０．４％である。下層クラッドと上層ク
ラッドの膜厚はそれぞれ１５μｍ、１２μｍであり、コ
アの断面大きさは６μｍ×６μｍである。
する。図４は図２の光導波路を破線に沿って切断したと
きの断面図である。Ｓｉ基板４１上に下層クラッド４
２、コア４３、上層クラッド４４からなる光導波路が形
成されている。上層、下層クラッドの組成は石英であ
り、コアの組成はＧｅ添加石英である。コアとクラッド
の比屈折率差は０．４％である。下層クラッドと上層ク
ラッドの膜厚はそれぞれ１５μｍ、１２μｍであり、コ
アの断面大きさは６μｍ×６μｍである。
【００３０】上記のような光導波路で方向性結合器を構
成し、図３のように並列に８つ配置する。方向性結合器
の結合導波路部（図６（ｂ）の６９）において、導波路
間のギャップは８μｍであり、長さは完全結合長１０．
３ｍｍに設定されている。図５に示した方法にしたが
い、ピッチ１．０７３μｍの位相マスクを介して紫外光
として例えばＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎ
ｍ）を照射して、８つの方向性結合器に一括してグレー
ティングを作製する。グレーティングの長さは４ｍｍで
ある。
成し、図３のように並列に８つ配置する。方向性結合器
の結合導波路部（図６（ｂ）の６９）において、導波路
間のギャップは８μｍであり、長さは完全結合長１０．
３ｍｍに設定されている。図５に示した方法にしたが
い、ピッチ１．０７３μｍの位相マスクを介して紫外光
として例えばＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎ
ｍ）を照射して、８つの方向性結合器に一括してグレー
ティングを作製する。グレーティングの長さは４ｍｍで
ある。
【００３１】図２を参照して、第ｉ番目の方向性結合器
の結合導波路部がグレーティングの格子ベクトルと傾き
角θi を持っているとしたとき、本実施例におけるθi
とブラッグ波長λB (1) を図１０に示す。
の結合導波路部がグレーティングの格子ベクトルと傾き
角θi を持っているとしたとき、本実施例におけるθi
とブラッグ波長λB (1) を図１０に示す。
【００３２】作製された光導波路型グレーティングアレ
イの各チャンネルの特性は、消光比−２０ｄＢ、帯域幅
０．６ｎｍ、サイドローブ−３０ｄＢ、挿入損失３ｄＢ
である。光導波路として光ファイバを用いるときには、
第ｉ番目の光ファイバを石英基板に傾き角θi で固定
し、位相マスクを介して紫外光を一括照射すればよい。
イの各チャンネルの特性は、消光比−２０ｄＢ、帯域幅
０．６ｎｍ、サイドローブ−３０ｄＢ、挿入損失３ｄＢ
である。光導波路として光ファイバを用いるときには、
第ｉ番目の光ファイバを石英基板に傾き角θi で固定
し、位相マスクを介して紫外光を一括照射すればよい。
【００３３】本発明の光導波路型グレーティングアレイ
は、グレーティングが光導波路上に設けられた周期的な
レリーフ構造によるものであっても構成できる。図９は
この場合の光導波路の構造を示す光の伝搬方向に平行な
断面図である。図１及び図３のグレーティング作製領域
１６に、周期ΛＧで光導波路上にエッチングを施すこと
によりレリーフ構造９１が一括して形成され、上記の実
施例と同様の光導波路型グレーティングアレイが作製で
きる。
は、グレーティングが光導波路上に設けられた周期的な
レリーフ構造によるものであっても構成できる。図９は
この場合の光導波路の構造を示す光の伝搬方向に平行な
断面図である。図１及び図３のグレーティング作製領域
１６に、周期ΛＧで光導波路上にエッチングを施すこと
によりレリーフ構造９１が一括して形成され、上記の実
施例と同様の光導波路型グレーティングアレイが作製で
きる。
【００３４】また、図６（ａ）に示した様に、光導波路
素子がマッハツェンダー型光導波路であり、夫々の両ア
ーム部にグレーティングが形成された構造でも良い。
素子がマッハツェンダー型光導波路であり、夫々の両ア
ーム部にグレーティングが形成された構造でも良い。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、多チャンネル動作可能
な光導波路型グレーティングアレイが低コストかつ高い
生産性で実現可能である。また、光導波路を高密度に配
置することによりチャンネルの高密度化を図ることが可
能である。
な光導波路型グレーティングアレイが低コストかつ高い
生産性で実現可能である。また、光導波路を高密度に配
置することによりチャンネルの高密度化を図ることが可
能である。
【図１】本発明の光導波路型グレーティングアレイの第
一の実施形態を示す平面図である。
一の実施形態を示す平面図である。
【図２】本発明の原理を説明する図である。
【図３】本発明の光導波路型グレーティングアレイの第
二の実施形態を示す平面図である。
二の実施形態を示す平面図である。
【図４】図２の破線で切断した断面図である。
【図５】本発明及び従来例におけるグレーティング作製
法を示す図である。
法を示す図である。
【図６】（ａ）は従来の光導波路型グレーティングの一
例とその動作を示す図、（ｂ）は従来の光導波路型グレ
ーティングの他の一例とその動作を示す図である。
例とその動作を示す図、（ｂ）は従来の光導波路型グレ
ーティングの他の一例とその動作を示す図である。
【図７】従来の光導波路型グレーティングの作製方法を
示す工程図である。
示す工程図である。
【図８】従来の光導波路型グレーティングの他の作製方
法を示す工程図である。
法を示す工程図である。
【図９】本発明及び従来例におけるグレーティングの構
造の一例を示す断面図である。
造の一例を示す断面図である。
【図１０】図２に示すθi とブラッグ波長λB(i)との関
係を示す図である。
係を示す図である。
【符号の説明】 １１ 第１の直線光導波路 １２ 第２の直線光導波路 １３ 第３の直線光導波路 １４ 第８の直線光導波路 １５ 基板 １６ グレーティング作製領域 ２１ 第ｉの直線光導波路 ２２ 第ｉ＋１の直線光導波路 ３１ 第一の方向性結合器 ３２ 第二の方向性結合器 ３３ 第一の方向性結合器の結合導波路部 ３４ 第二の方向性結合器の結合導波路部 ３５ 入射ポート ３６ 第一のブラッグ波長のドロップポート ３７ スルーポート ３８ 第二のブラッグ波長のドロップポート ３９ 反射ミラー ４１ Ｓｉ基板 ４２ 下層クラッド ４３ 光導波路コア ４４ 上層クラッド ５１ 位相マスク ５２ グレーティング ５３ 紫外レーザ光源 ５４ ミラー ５５ 紫外レーザ光 ５６ 紫外レーザの回折光 ６１ マッハツェンダー型光導波路 ６２ ３ｄＢカプラ ６３ アーム ６４ 入射ポート ６５ ドロップポート ６６ スルーポート ６７ アッドポート ６８ 方向性結合器型光導波路 ６９ 結合導波路部 ７１ ピッチΛ(1) の位相マスク ７２ ピッチΛ(2) の位相マスク ７３ 第一のグレーティング ７４ 第二のグレーティング ８１ ピッチΛの位相マスク ９１ レリーフ構造
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上に並列配置された複数の光導波路
素子と、前記各光導波路素子に形成されたグレーティン
グとからなり、前記光導波路素子の各々とグレーティン
グの格子ベクトルとのなす角度が互いに異なる角度に設
定されており、前記光導波路素子が方向性結合器型光導
波路であり、それぞれの結合導波路部分に前記グレーテ
ィングが形成されていることを特徴とする光導波路型グ
レーティングアレイ。 - 【請求項２】 前記光導波路素子が、前記方向性結合器
型光導波路に代えてマッハツェンダー型光導波路であ
り、これ等マッハツェンダー型光導波路それぞれの両ア
ーム部分に前記グレーティングが形成されていることを
特徴とする請求項１記載の光導波路型グレーティングア
レイ。 - 【請求項３】 前記光導波路素子がシリコンまたは石英
基板上に形成された平板状石英光導波路であることを特
徴とする請求項１〜３いずれか記載の光導波路型グレー
ティングアレイ。 - 【請求項４】 前記光導波路素子が石英基板からなる基
板上に固着された光ファイバであることを特徴とする請
求項１〜３いずれか記載の光導波路型グレーティングア
レイ。 - 【請求項５】 前記光導波路素子が半導体基板上に形成
された平板状半導体光導波路であることを特徴とする請
求項１〜３いずれか記載の光導波路型グレーティングア
レイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16123498A JP3225922B2 (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | 光導波路型グレーティングアレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16123498A JP3225922B2 (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | 光導波路型グレーティングアレイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11352346A JPH11352346A (ja) | 1999-12-24 |
| JP3225922B2 true JP3225922B2 (ja) | 2001-11-05 |
Family
ID=15731196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16123498A Expired - Fee Related JP3225922B2 (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | 光導波路型グレーティングアレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3225922B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5509556B2 (ja) * | 2008-08-18 | 2014-06-04 | 沖電気工業株式会社 | 光導波路径拡大回路、その製造方法、及び光導波路型装置 |
-
1998
- 1998-06-10 JP JP16123498A patent/JP3225922B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11352346A (ja) | 1999-12-24 |
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