JP3436937B2 - 光導波回路及び製造方法並びに該光導波回路を有する光導波回路モジュール - Google Patents
光導波回路及び製造方法並びに該光導波回路を有する光導波回路モジュールInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
［技術分野］
本発明は、光通信又は光情報処理の分野で用いられる
光導波回路及び製造方法並びに該光導波回路を有する光
導波回路モジュールに関し、特に、光学特性が温度に依
存しない導波型光素子、さらに詳しくは、光学特性が温
度に依存しない、平面基板上に形成された導波路により
構成された光波長合分波器の如き光導波回路に関する。
光導波回路及び製造方法並びに該光導波回路を有する光
導波回路モジュールに関し、特に、光学特性が温度に依
存しない導波型光素子、さらに詳しくは、光学特性が温
度に依存しない、平面基板上に形成された導波路により
構成された光波長合分波器の如き光導波回路に関する。
［背景技術］
近年、シリコン基板上に形成した石英系ガラス光導波
路によって構成されたプレーナ光波回路（PLC）の研究
開発が盛んに行われている。
路によって構成されたプレーナ光波回路（PLC）の研究
開発が盛んに行われている。
かかるプレーナ光波回路においては、アレイ導波路型
波長合分波器（AWG）やマッハツェンダ干渉計（MZI）の
ように、多光束又は２光束の光の干渉を用いて、光波長
合分波機能を実現している。
波長合分波器（AWG）やマッハツェンダ干渉計（MZI）の
ように、多光束又は２光束の光の干渉を用いて、光波長
合分波機能を実現している。
前記アレイ導波路型波長合分波器では、並列に配置さ
れた互いにその長さがΔＬずつ異なる数十〜数百本のア
レイ導波路を伝搬した複数の光の干渉により、多数の波
長を含む波長多重光の合波・分波を一括して行える特徴
を有し、波長多重光通信のキーデバイスとして注目され
ている。
れた互いにその長さがΔＬずつ異なる数十〜数百本のア
レイ導波路を伝搬した複数の光の干渉により、多数の波
長を含む波長多重光の合波・分波を一括して行える特徴
を有し、波長多重光通信のキーデバイスとして注目され
ている。
詳しくは、H.Takahashi et al.,Arrayed−Wavegide
Grating for Wavelength Division Multi/Demultiplex
er With Nanometre Resolution,Electron.Lett.,vol.2
6,no.2,pp.87−88,1990.に記載されている。
Grating for Wavelength Division Multi/Demultiplex
er With Nanometre Resolution,Electron.Lett.,vol.2
6,no.2,pp.87−88,1990.に記載されている。
図１に従来のアレイ導波路型波長合分波器の回路構成
を、図２に図１中aa線の拡大断面図を、図３の中心入力
ポートから中心出力ポートへ透過率スペクトルの一例を
示す。
を、図２に図１中aa線の拡大断面図を、図３の中心入力
ポートから中心出力ポートへ透過率スペクトルの一例を
示す。
図１、図２において、Si基板１に、入力導波路２、第
１のスラブ導波路３、アレイ導波路４、第２のスラブ導
波路５、出力導波路６、導波路コア７、クラッド８が設
けられている。
１のスラブ導波路３、アレイ導波路４、第２のスラブ導
波路５、出力導波路６、導波路コア７、クラッド８が設
けられている。
図３から、特定の波長のみが透過し、それ以外の波長
の光は阻止されていることが分かる。
の光は阻止されていることが分かる。
また、透過帯域も約1nmと狭帯域な特性が得られてい
る。この最も透過率が最大となる波長λｃは、次式で与
えられる。
る。この最も透過率が最大となる波長λｃは、次式で与
えられる。
λｃ＝ｎ×ΔL/m （１）
ここで、ｍは回折次数であり、ｎは導波路の実効屈折
率である。また、ΔＬは隣接したアレイ導波路間の長さ
の差であり、具体的には10〜100μｍ程度の値である。
率である。また、ΔＬは隣接したアレイ導波路間の長さ
の差であり、具体的には10〜100μｍ程度の値である。
（１）式にあるように、λｃは導波路の光路長（実効
屈折率と長さの積）の差,n×ΔＬで決定されるが、光路
長差は温度に依存しているため、結果的にλｃは温度に
依存する。
屈折率と長さの積）の差,n×ΔＬで決定されるが、光路
長差は温度に依存しているため、結果的にλｃは温度に
依存する。
図４に、25度、50度、75度の各温度における透過率ス
ペクトルを示す。さらにそのλｃの温度依存性を図５に
示す。
ペクトルを示す。さらにそのλｃの温度依存性を図５に
示す。
これらの図から分かるように、50℃の温度変化に対し
てλｃは約0.5nmも変化してしまう。ちなみに、石英系
導波路の光路長温度係数（1/ΔＬ）×ｄ（ｎ・ΔＬ）/d
Tは、約１×10-5（1/℃）であることが知られており、
λｃの温度係数ｄλc/dTの計算値は約0.01（nm/℃）
で、図５の結果と一致している。従って、気温変化が10
℃〜60℃程度の環境の中でアレイ導波路型波長合分波器
を使用する際には、その温度を一定に保つための制御が
必要となる。
てλｃは約0.5nmも変化してしまう。ちなみに、石英系
導波路の光路長温度係数（1/ΔＬ）×ｄ（ｎ・ΔＬ）/d
Tは、約１×10-5（1/℃）であることが知られており、
λｃの温度係数ｄλc/dTの計算値は約0.01（nm/℃）
で、図５の結果と一致している。従って、気温変化が10
℃〜60℃程度の環境の中でアレイ導波路型波長合分波器
を使用する際には、その温度を一定に保つための制御が
必要となる。
また、図６はマッハツェンダ干渉計型光合分波器であ
る。基板101上に、入力導波路102、方向性結合器103及
び106、２つのアーム導波路104および105が形成されて
いる。
る。基板101上に、入力導波路102、方向性結合器103及
び106、２つのアーム導波路104および105が形成されて
いる。
図６に示す回路の透過率の波長依存性は、次の（２）
式であらわされる。
式であらわされる。
Ｊ（λ）＝1/2×｛１＋cos［２πｎΔL/λ］｝ （２）
ここで、λは波長、ｎは導波路の実効屈折率、ΔＬは
２本のアーム導波路の長さの差である。
２本のアーム導波路の長さの差である。
（２）式より透過率が最大となる波長λｃは次式で与
えられる。
えられる。
λｃ＝ｎ×ΔL/k （３）
ここで、ｋは整数である。
（３）式が（１）式と同じ形式であることから明らか
なように、MZIのλｃはAWGの場合と同様の温度依存性を
有する。
なように、MZIのλｃはAWGの場合と同様の温度依存性を
有する。
そのため、上記のアレイ導波路型波長合分波器やマッ
ハツェンダ干渉計型光合分波器を使用する際には、光導
波回路の温度をペルチェ素子又はヒータを用いて一定に
保つ必要があった。
ハツェンダ干渉計型光合分波器を使用する際には、光導
波回路の温度をペルチェ素子又はヒータを用いて一定に
保つ必要があった。
さらにペルチェ素子やヒータを駆動する電源や制御装
置等が必要であり、光波長合分波器全体の体積、価格を
高めていた。
置等が必要であり、光波長合分波器全体の体積、価格を
高めていた。
このため、光導波回路自体の温度依存性をなくし、温
度制御を不要とすることが必要とされていた。
度制御を不要とすることが必要とされていた。
従来、光導波回路の温度依存性を低減する方法として
は、特開平８−5834号公報に示されるように、導波路の
一部に、屈折率の温度係数が異なる材料からなるコアを
用い、ｎ・ΔＬが温度変化に対しても一定になる構成が
ある。
は、特開平８−5834号公報に示されるように、導波路の
一部に、屈折率の温度係数が異なる材料からなるコアを
用い、ｎ・ΔＬが温度変化に対しても一定になる構成が
ある。
しかし、この構成では、同一の基板上に材料の異なる
２種類のコアが混在する複雑な構造となるため、作成が
容易ではなかった。
２種類のコアが混在する複雑な構造となるため、作成が
容易ではなかった。
また、他の方法としては、高分子材料をクラッド層と
して用いたものが報告されている（例えば、Y.Kokubun
et al,“Temperature−Independent Narrow−Band Filt
er by Athermal Waveguide",ECOC '96,WeD.1.5）。
して用いたものが報告されている（例えば、Y.Kokubun
et al,“Temperature−Independent Narrow−Band Filt
er by Athermal Waveguide",ECOC '96,WeD.1.5）。
しかしながら、本方法では、温度変化に対して光路長
を一定に保つため、クラッド材料の屈折率の大きな温度
変化を利用しているため、温度が変るとコアとクラッド
の屈折率の差が変化し、最悪の場合は導波路が光を導入
しない虞れがあり、広範囲の環境温度変化には対応でき
ない。
を一定に保つため、クラッド材料の屈折率の大きな温度
変化を利用しているため、温度が変るとコアとクラッド
の屈折率の差が変化し、最悪の場合は導波路が光を導入
しない虞れがあり、広範囲の環境温度変化には対応でき
ない。
本発明の目的は、波長特性の温度依存性を低減でき
る、簡易で、かつ作成が容易な構造を実現し、温度制御
が不要な光導波回路および製造方法並びに該光導波回路
を有する光導波回路モジュールを提供することにある。
る、簡易で、かつ作成が容易な構造を実現し、温度制御
が不要な光導波回路および製造方法並びに該光導波回路
を有する光導波回路モジュールを提供することにある。
［発明の開示］
上記課題を達成するために、本発明の態様１は、長さ
の異なる複数の導波路を含む光導波回路において、前記
導波路の実効屈折率の温度係数と異なる符号の屈折率温
度係数を有する材料（以下「温度補償材料」と記載す
る。）が、上部クラッドとコアを除去した溝、または、
上部クラッドとコアと下部クラッドを除去した溝に挿入
され、隣接する導波路間で除去された導波路の長さの差
分が、前記複数の導波路の長さの差に比例していること
を特徴としている。
の異なる複数の導波路を含む光導波回路において、前記
導波路の実効屈折率の温度係数と異なる符号の屈折率温
度係数を有する材料（以下「温度補償材料」と記載す
る。）が、上部クラッドとコアを除去した溝、または、
上部クラッドとコアと下部クラッドを除去した溝に挿入
され、隣接する導波路間で除去された導波路の長さの差
分が、前記複数の導波路の長さの差に比例していること
を特徴としている。
また、本発明の態様２は、導波路を石英系ガラスで製
作することを特徴とし、導波路の実効屈折率の温度係数
は正の値（１×10-5程度）であるので、温度補償材料と
しては負の屈折率温度係数のものを用いる。
作することを特徴とし、導波路の実効屈折率の温度係数
は正の値（１×10-5程度）であるので、温度補償材料と
しては負の屈折率温度係数のものを用いる。
本発明の態様３は、前記上部クラッドとコアを除去し
た溝、または上部クラッドとコアと下部クラッドを除去
した溝の前後に、ビームコリメータ導波路またはレンズ
が形成されていることを特徴とする。
た溝、または上部クラッドとコアと下部クラッドを除去
した溝の前後に、ビームコリメータ導波路またはレンズ
が形成されていることを特徴とする。
また、本発明の態様４は、複数の導波路が所定の長さ
で順次長くなるアレイ導波路で構成され、該アレイ導波
路は両端部でスラブ導波路に接続し、該アレイ導波路の
途中には該アレイ導波路を横断して幅が順次増加する溝
が形成され、溝内に温度補償材料が充填されていること
を特徴とする。
で順次長くなるアレイ導波路で構成され、該アレイ導波
路は両端部でスラブ導波路に接続し、該アレイ導波路の
途中には該アレイ導波路を横断して幅が順次増加する溝
が形成され、溝内に温度補償材料が充填されていること
を特徴とする。
また、本発明の態様５は、前記複数の導波路が所定の
長さで順次長くなるアレイ導波路で構成され、該アレイ
導波路が両端部でスラブ導波路に接続され、該スラブ導
波路には幅が少しずつ増加する溝が形成され、該溝内に
温度補償材料が充填されていることを特徴とする。
長さで順次長くなるアレイ導波路で構成され、該アレイ
導波路が両端部でスラブ導波路に接続され、該スラブ導
波路には幅が少しずつ増加する溝が形成され、該溝内に
温度補償材料が充填されていることを特徴とする。
また、本発明の態様６は、複数の導波路が長さの異な
る２本のアーム導波路で構成され、前記アーム導波路は
両端部で方向性結合器に接続され、前記アーム導波路の
内の長い方の導波路に溝が形成され、溝内に温度補償材
料が充填されていることを特徴としている。
る２本のアーム導波路で構成され、前記アーム導波路は
両端部で方向性結合器に接続され、前記アーム導波路の
内の長い方の導波路に溝が形成され、溝内に温度補償材
料が充填されていることを特徴としている。
本発明の態様７は、温度補償材料の屈折率温度係数の
絶対値が導波路の有効屈折率の温度係数に対して20倍以
上であることを特徴とする。
絶対値が導波路の有効屈折率の温度係数に対して20倍以
上であることを特徴とする。
本発明の態様８は、溝が前記アレイ導波路もしくはア
ーム導波路を80〜85度の角度で横切っていることを特徴
とする。
ーム導波路を80〜85度の角度で横切っていることを特徴
とする。
本発明の態様９は、溝が複数本あることを特徴とす
る。
る。
本発明の態様10は、前記複数の溝の少なくとも２つ以
上が互いに連結されていることを特徴とする。
上が互いに連結されていることを特徴とする。
本発明の態様11は、溝の角の形状が丸みを帯びている
ことを特徴とする。
ことを特徴とする。
本発明の態様12は、温度補償材料がポリシロキサンま
たはポリシロキサンの架橋物であることを特徴とする。
たはポリシロキサンの架橋物であることを特徴とする。
また、本発明の態様13は、温度補償材料が、ポリオレ
フィンの末端にOH基、チオール基、カルボニル基、ハロ
ゲン基を少なくとも一つ有する高分子材料であることを
特徴とする。
フィンの末端にOH基、チオール基、カルボニル基、ハロ
ゲン基を少なくとも一つ有する高分子材料であることを
特徴とする。
また、本発明の態様14は、溝が前記光導波路面で限定
された領域に形成され、溝および溝に充填された温度補
償材料が光導波路表面に配置した蓋で気密防止されてい
ることを特徴とする。
された領域に形成され、溝および溝に充填された温度補
償材料が光導波路表面に配置した蓋で気密防止されてい
ることを特徴とする。
本発明の態様15は、前記蓋の代わりに、溝に充填した
温度補償材料とは異なる材料で、温度補償材料が覆われ
ていることを特徴とする。
温度補償材料とは異なる材料で、温度補償材料が覆われ
ていることを特徴とする。
本発明の態様16は、スラブ導波路の端部の所定の位置
に入力光を導く光ファイバが接続されたことを特徴とす
る。
に入力光を導く光ファイバが接続されたことを特徴とす
る。
本発明の態様17は、前記スラブ導波路のうち少なくと
も一方のスラブ導波路を横断する線上において、２つの
光導波回路基板の位置関係が適切な位置で接続されてい
ることを特徴とする。
も一方のスラブ導波路を横断する線上において、２つの
光導波回路基板の位置関係が適切な位置で接続されてい
ることを特徴とする。
本発明の態様18は、前記接続されている２つの導波路
基板の境界線が、第一のスラブ導波路を通っており、か
つ入力導波路とアレイ導波路とを結ぶ線にほぼ垂直であ
るか、又は、第二のスラブ導波路を通っており、かつ出
力導波路とアレイ導波路とを結ぶ線にほぼ垂直であるこ
とを特徴とする。
基板の境界線が、第一のスラブ導波路を通っており、か
つ入力導波路とアレイ導波路とを結ぶ線にほぼ垂直であ
るか、又は、第二のスラブ導波路を通っており、かつ出
力導波路とアレイ導波路とを結ぶ線にほぼ垂直であるこ
とを特徴とする。
本発明の態様19は、前記態様16ないし17のいずれかの
光導波回路の製造方法であって、 前記スラブ導波路と入力ファイバ、又はスラブ導波路
とスラブ導波路を接続するときに、使用波長の光を透過
させて、その損失が最も小さくなるように互いの相対的
な位置を定めて接着固定することを特徴とする。
光導波回路の製造方法であって、 前記スラブ導波路と入力ファイバ、又はスラブ導波路
とスラブ導波路を接続するときに、使用波長の光を透過
させて、その損失が最も小さくなるように互いの相対的
な位置を定めて接着固定することを特徴とする。
本発明の態様20は、前記態様16ないし17のいずれかの
光導波回路の製造方法であって、 前記スラブ導波路と入力ファイバ、又はスラブ導波路
とスラブ導波路を接続するときに、広帯域なスペクトル
を有する光を透過させて、その損失が最も小さくなるよ
うに基板と垂直な方向の位置を合わせ、透過波長が所定
の値になるように基板と水平な方向の位置を合わせ、最
終的に接続固定することを特徴とする。
光導波回路の製造方法であって、 前記スラブ導波路と入力ファイバ、又はスラブ導波路
とスラブ導波路を接続するときに、広帯域なスペクトル
を有する光を透過させて、その損失が最も小さくなるよ
うに基板と垂直な方向の位置を合わせ、透過波長が所定
の値になるように基板と水平な方向の位置を合わせ、最
終的に接続固定することを特徴とする。
本発明の態様21は、１本又は複数本の入力ファイバ、
１本又は複数本の出力ファイバ、態様１から18のいずれ
かの光導波回路、ブーツ、ケースおよび緩衝材からなる
光導波回路モジュールであって、 前記入力ファイバおよび出力ファイバが前記導波路端
面に接続固定されており、さらに前記入力ファイバおよ
び出力ファイバが前記ブーツに固定されており、該ブー
ツは前記ケースに固定されており、該ケースと前記光導
波回路の間には緩衝材が充填されていることを特徴とす
る。
１本又は複数本の出力ファイバ、態様１から18のいずれ
かの光導波回路、ブーツ、ケースおよび緩衝材からなる
光導波回路モジュールであって、 前記入力ファイバおよび出力ファイバが前記導波路端
面に接続固定されており、さらに前記入力ファイバおよ
び出力ファイバが前記ブーツに固定されており、該ブー
ツは前記ケースに固定されており、該ケースと前記光導
波回路の間には緩衝材が充填されていることを特徴とす
る。
［図面の簡単な説明］
図１は従来技術によるアレイ導波路型波長合分波器の
構成図。
構成図。
図２は図１におけるaa線の拡大断面図。
図３は従来技術のアレイ導波路型波長合分波器の透過
率スペクトルの一例を示すグラフ。
率スペクトルの一例を示すグラフ。
図４は従来技術によるアレイ導波路型波長合分波器の
透過率スペクトルの温度依存性を示すグラフ。
透過率スペクトルの温度依存性を示すグラフ。
図５は従来技術によるアレイ導波路型波長合分波器の
透過率が最大となる波長の温度依存性を示すグラフ。
透過率が最大となる波長の温度依存性を示すグラフ。
図６は従来の導波路型マッハツェンダ干渉計の構成
図。
図。
図７は本発明の基本的な原理を示す光導波回路の構成
図。
図。
図８は第１の実施例による温度無依存アレイ導波路型
波長合分波器（AWG）の構成図。
波長合分波器（AWG）の構成図。
図９は図８におけるbb′線の拡大断面図。
図10は本発明の導波路の製作法を示すフローチャート
図11は第１の実施例による温度無依存アレイ導波路型
波長合分波器の透過率スペクトルの温度依存性を示すグ
ラフ。
波長合分波器の透過率スペクトルの温度依存性を示すグ
ラフ。
図12は第１の実施例による温度無依存アレイ導波路型
波長合分波器の中心波長の温度依存性を示すグラフ。
波長合分波器の中心波長の温度依存性を示すグラフ。
図13は第３の実施例による温度無依存アレイ導波路型
波長合分波器の構成図。
波長合分波器の構成図。
図14は図12におけるcc′線の拡大断面図。
図15は溝により削除された導波路部分の長さと放射損
失との関係（計算結果）を示すグラフ。
失との関係（計算結果）を示すグラフ。
図16は第４の実施例の温度無依存アレイ導波路型波長
合分波器におけるアレイ導波路の溝加工部分の拡大図。
合分波器におけるアレイ導波路の溝加工部分の拡大図。
図17は本発明の第５の実施例の光導波回路を示すもの
で、アレイ導波路格子に波長板を入れた状態の構成図。
で、アレイ導波路格子に波長板を入れた状態の構成図。
図18は本発明の第６の実施例の光導波回路を示すもの
で、アレイ導波路格子の中央に波長板を入れた状態の構
成図。
で、アレイ導波路格子の中央に波長板を入れた状態の構
成図。
図19は本発明の第７の実施例による温度無依存アレイ
導波路型波長合分波器（気密封止前の図）の構成図。
導波路型波長合分波器（気密封止前の図）の構成図。
図20は本発明の第７の実施例による温度無依存アレイ
導波路型波長合分波器（気密封止後の図）の構成図。
導波路型波長合分波器（気密封止後の図）の構成図。
図21は図20におけるdd′線の拡大断面図。
図22は第７の実施例による温度無依存アレイ導波路型
波長合分波器の中心波長の湿度依存性（25℃での測定）
を示すグラフ。
波長合分波器の中心波長の湿度依存性（25℃での測定）
を示すグラフ。
図23は本発明の第８の実施例による温度無依存アレイ
導波路型波長合分波器（シリコーン樹脂の上にエポキシ
樹脂を塗布したもの）の構成図。
導波路型波長合分波器（シリコーン樹脂の上にエポキシ
樹脂を塗布したもの）の構成図。
図24は図23におけるee′線の拡大断面図。
図25は本発明の第９の実施例による温度無依存アレイ
導波路型波長合分波器（入力ファイバを第一のスラブ導
波路端に接続したもの）の構成図。
導波路型波長合分波器（入力ファイバを第一のスラブ導
波路端に接続したもの）の構成図。
図26は本発明の第10の実施例による温度無依存アレイ
導波路型波長合分波器（第一のスラブ導波路でアレイ導
波路型波長合分波器が分離・接続されているもの）の構
成図。
導波路型波長合分波器（第一のスラブ導波路でアレイ導
波路型波長合分波器が分離・接続されているもの）の構
成図。
図27は本発明の第11の実施例による温度無依存マッハ
ツェンダ干渉計波長合分波器の構成図。
ツェンダ干渉計波長合分波器の構成図。
図28は本発明の第11の実施例による温度無依存マッハ
ツェンダ干渉計型波長合分波器の透過率スペクトルを示
すグラフ。
ツェンダ干渉計型波長合分波器の透過率スペクトルを示
すグラフ。
図29は本発明の第11の実施例によるマッハツェンダ干
渉計型波長合分波器における溝加工・シリコーン樹脂を
充填する前後の透過波長の温度依存性の変化を示すグラ
フ。
渉計型波長合分波器における溝加工・シリコーン樹脂を
充填する前後の透過波長の温度依存性の変化を示すグラ
フ。
図30は第12の実施例によるアレイ導波路型波長合分波
器の透過率スペクトルの一例を示すグラフ。
器の透過率スペクトルの一例を示すグラフ。
図31は第13の実施例による温度無依存アレイ導波路型
波長合分波器の構成図。
波長合分波器の構成図。
図32は第14の実施例による温度無依存アレイ導波路型
波長合分波器の構成図。
波長合分波器の構成図。
図33は図32におけるff′線の拡大断面図。
図34は第15の実施例による温度無依存アレイ導波路型
波長合分波器モジュールの概略外観図。
波長合分波器モジュールの概略外観図。
図35は第15の実施例による温度無依存アレイ導波路型
波長合分波器モジュールの側面図。
波長合分波器モジュールの側面図。
図36は同実施例の温度無依存アレイ導波路型波長合分
波器の製作手順を示すフローチャート。
波器の製作手順を示すフローチャート。
図37A,図37Bは第16の実施例によるビームコリメータ
導波路を有する温度無依存アレイ導波路型波長合分波器
を示すもので、図37Aは平面構成図、図37Bは溝近傍の拡
大平面図。
導波路を有する温度無依存アレイ導波路型波長合分波器
を示すもので、図37Aは平面構成図、図37Bは溝近傍の拡
大平面図。
図38A,図38Bは第17の実施例によるコリメータレンズ
を有する温度無依存アレイ導波路型波長合分波器を示す
もので、図38Aは平面構成図、図38Bは溝近傍の拡大平面
図。
を有する温度無依存アレイ導波路型波長合分波器を示す
もので、図38Aは平面構成図、図38Bは溝近傍の拡大平面
図。
［発明を実施するための最良の形態］
好適実施例の説明に先立ち、図７に示す光導波回路を
用いて本発明の原理を詳述する。図７は複数の導波路を
有する光導波回路の一例を示したものであり、導波路11
1,112の途中に、この導波路111,112とは異なる符号の屈
折率の温度係数をもつ材料（温度補償材料）が、溝113,
114にて充填されている。導波路111,112は、分岐・合流
部115,116にて分岐・合流している。
用いて本発明の原理を詳述する。図７は複数の導波路を
有する光導波回路の一例を示したものであり、導波路11
1,112の途中に、この導波路111,112とは異なる符号の屈
折率の温度係数をもつ材料（温度補償材料）が、溝113,
114にて充填されている。導波路111,112は、分岐・合流
部115,116にて分岐・合流している。
ここで、導波路の実効屈折率の温度係数をdn1/dT、温
度補償材料の屈折率の温度係数をdn2/dT、導波路111の
長さ（溝113を除く）をL1、導波路112の長さ（溝114を
除く）をL2、溝113の長さをL1′、溝114の光路長をL2′
とする。
度補償材料の屈折率の温度係数をdn2/dT、導波路111の
長さ（溝113を除く）をL1、導波路112の長さ（溝114を
除く）をL2、溝113の長さをL1′、溝114の光路長をL2′
とする。
２本の導波路111,112を伝搬する光の位相差が温度変
化に対して変化しない（以下、温度無依存性とする）た
めには、２本の導波路の光路長差が温度に対して変化し
ない、即ち、次式が成立する必要がある。
化に対して変化しない（以下、温度無依存性とする）た
めには、２本の導波路の光路長差が温度に対して変化し
ない、即ち、次式が成立する必要がある。
L1×（dn1/dT）＋L1′×（dn2/dT）
＝L2×（dn1/dT）＋L2′×（dn2/dT） （４）
上式を変形して、
（L1−L2）×（dn1/dT）
＝（L2′−L1′）×（dn2/dT） （５）
が得られる。
ここで、L1＞L2とすると、（dn1/dT）および（dn2/d
T）が同符号の場合はL1′＜L2′であり、異符号の場合
はL1′＞L2′である。すなわち、導波路の屈折率温度係
数と温度補償材料の屈折率温度係数が同符号の場合は、
長い導波路に短い溝を作成し、短い導波路に長い溝を作
成することになり、光回路が長くなってしまう。
T）が同符号の場合はL1′＜L2′であり、異符号の場合
はL1′＞L2′である。すなわち、導波路の屈折率温度係
数と温度補償材料の屈折率温度係数が同符号の場合は、
長い導波路に短い溝を作成し、短い導波路に長い溝を作
成することになり、光回路が長くなってしまう。
これに対して、異符号の場合はL1′＞L2′であり、長
い導波路に長い溝を作製し、短い導波路に短い溝を作製
することになり、光回路をコンパクトにできる。
い導波路に長い溝を作製し、短い導波路に短い溝を作製
することになり、光回路をコンパクトにできる。
また、式５から分かるように、溝の長さ差分が導波路
の差分に比例するように各溝の長さを設計することが重
要な点であり、またこの関係を満たすなら、L2′＝０と
しても良い。
の差分に比例するように各溝の長さを設計することが重
要な点であり、またこの関係を満たすなら、L2′＝０と
しても良い。
アレイ導波路型波長合分波器のように一定の長さで順
次長くなる多数の導波路を有する場合には、隣接する導
波路間で（式５）を満たす必要があるから、順次長くな
る導波路に応じて一定の長さで順次長くなる溝を設ける
ことになる。
次長くなる多数の導波路を有する場合には、隣接する導
波路間で（式５）を満たす必要があるから、順次長くな
る導波路に応じて一定の長さで順次長くなる溝を設ける
ことになる。
また、溝においては、導波構造がないので、回折によ
り光の強度分布が拡がり、損失が生じる。このため、溝
が小さい方が損失は小さい。溝の長さは、（式５）に従
い、（L2′−L1′）づつ増加する。従って、dn2/dTの絶
対値が大きい材料を用いれば溝を短くすることができ
る。
り光の強度分布が拡がり、損失が生じる。このため、溝
が小さい方が損失は小さい。溝の長さは、（式５）に従
い、（L2′−L1′）づつ増加する。従って、dn2/dTの絶
対値が大きい材料を用いれば溝を短くすることができ
る。
温度補償材料としては、たとえば、ベンゼン、トルエ
ン等の芳香族化合物、シクロヘキサン等の環状炭化水素
化合物、イソオクタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−オクタン、
ｎ−デカン、ｎ−ヘキサデカン等の直鎖炭化水素化合
物、四塩化炭素等の塩化物、２硫化炭素等の硫化物、メ
チルエチルケトン等のケトン類などの低分子材料、 また、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン
等のポリオレフィン、ポリブタジエン、天然ゴム等のポ
リジエン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリメチル
ビニルエーテル、ポリエチルビニルエーテル、ポリアク
リル酸、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸、ポ
リメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリ
メタクリル酸ヘキシル、ポリメタクリル酸ドデシル等の
ビニル重合体、直鎖オレフィン系のポリエーテルや、ポ
リフェニレンオキシド（PPO）、およびその共重合体や
ブレンド体、エーテル基とスルホン基を混在させたポリ
エーテルスルホン（PES）、エーテル基とカルボニル基
を混在させたポリエーテルケトン（PEK）、チオエーテ
ル基を持つポリフェニレンスルフィド（PPS）やポリス
ルホン（PSO）等のポリエーテル、およびその共重合体
やブレンド体、またポリオレフィンの末端にOH基、チオ
ール基、カルボニル基、ハロゲン基などの置換基を少な
くとも一つ有するもの、例えば、HO−（Ｃ−Ｃ−Ｃ−Ｃ
−）ｎ −（Ｃ−Ｃ（Ｃ−Ｃ−）ｍ）−OHなど、ポリエ
チレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリオキ
シドやポリブチルイソシアナート、ポリフッ化ビニリデ
ン等の高分子材料、 さらには、エポキシ樹脂、オリゴマ物と硬化剤による
架橋物がある。
ン等の芳香族化合物、シクロヘキサン等の環状炭化水素
化合物、イソオクタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−オクタン、
ｎ−デカン、ｎ−ヘキサデカン等の直鎖炭化水素化合
物、四塩化炭素等の塩化物、２硫化炭素等の硫化物、メ
チルエチルケトン等のケトン類などの低分子材料、 また、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン
等のポリオレフィン、ポリブタジエン、天然ゴム等のポ
リジエン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリメチル
ビニルエーテル、ポリエチルビニルエーテル、ポリアク
リル酸、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸、ポ
リメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリ
メタクリル酸ヘキシル、ポリメタクリル酸ドデシル等の
ビニル重合体、直鎖オレフィン系のポリエーテルや、ポ
リフェニレンオキシド（PPO）、およびその共重合体や
ブレンド体、エーテル基とスルホン基を混在させたポリ
エーテルスルホン（PES）、エーテル基とカルボニル基
を混在させたポリエーテルケトン（PEK）、チオエーテ
ル基を持つポリフェニレンスルフィド（PPS）やポリス
ルホン（PSO）等のポリエーテル、およびその共重合体
やブレンド体、またポリオレフィンの末端にOH基、チオ
ール基、カルボニル基、ハロゲン基などの置換基を少な
くとも一つ有するもの、例えば、HO−（Ｃ−Ｃ−Ｃ−Ｃ
−）ｎ −（Ｃ−Ｃ（Ｃ−Ｃ−）ｍ）−OHなど、ポリエ
チレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリオキ
シドやポリブチルイソシアナート、ポリフッ化ビニリデ
ン等の高分子材料、 さらには、エポキシ樹脂、オリゴマ物と硬化剤による
架橋物がある。
またさらには、これらの材料を２種以上を混合したも
のを、使用してもよい。
のを、使用してもよい。
さらに付け加えるならば、ポリシロキサンまたはポリ
シロキサンの架橋物（一般には、シリコーン樹脂と呼ば
れている。）を用いることがよい。この材料は、屈折率
の温度係数が大きいだけでなく、耐水性、長期安定性に
優れ、本発明の温度補償材料として最も適当なものであ
る。
シロキサンの架橋物（一般には、シリコーン樹脂と呼ば
れている。）を用いることがよい。この材料は、屈折率
の温度係数が大きいだけでなく、耐水性、長期安定性に
優れ、本発明の温度補償材料として最も適当なものであ
る。
ポリシロキサンは、下記一般式で示される。
式中、R1,R2は末端基を示し、水素、アルキル基、水
酸基、ビニル基、アミノ基、アミノアルキル基、エポキ
シ基、アルキルエポキシ基、アルコキシエポキシ基、メ
タクリレート基、クコル基、アセトキシ基のいずれかか
らなる。
酸基、ビニル基、アミノ基、アミノアルキル基、エポキ
シ基、アルキルエポキシ基、アルコキシエポキシ基、メ
タクリレート基、クコル基、アセトキシ基のいずれかか
らなる。
Ｒ′は側鎖基を示し、水素、アルキル基、アルコキシ
基、水酸基、ビニル基、アミノ基、アミノアルキル基、
エポキシ基、メタクリレート基、クロル基、アセトキシ
基、フェニル基、フロロアルキル基、アルキルフェニル
基およびシクロヘキサン基からなる。搭載するポリシロ
キサンは１種類でも複数の種類を混合してもよい。
基、水酸基、ビニル基、アミノ基、アミノアルキル基、
エポキシ基、メタクリレート基、クロル基、アセトキシ
基、フェニル基、フロロアルキル基、アルキルフェニル
基およびシクロヘキサン基からなる。搭載するポリシロ
キサンは１種類でも複数の種類を混合してもよい。
一方、ポリシロキサンの架橋物は、末端基がビニル
基、水素、シラノール基、アミノ基、エポキシ基、カル
ビノール基を有する反応性ポリシロキサンとポリシロキ
サンを白金触媒、ラジカル、酸性、塩基等の存在下で反
応させたものである。また、搭載するポリシロキサンを
柔らかいゲル状にしたもの、およびゲル状のポリシロキ
サンに低分子量のポリシロキサンを含有させた複合物、
高分子材料量のポリシロキサンと低分子量のポリシロキ
サンとを混合しておき架橋反応させたものも、使用でき
る。
基、水素、シラノール基、アミノ基、エポキシ基、カル
ビノール基を有する反応性ポリシロキサンとポリシロキ
サンを白金触媒、ラジカル、酸性、塩基等の存在下で反
応させたものである。また、搭載するポリシロキサンを
柔らかいゲル状にしたもの、およびゲル状のポリシロキ
サンに低分子量のポリシロキサンを含有させた複合物、
高分子材料量のポリシロキサンと低分子量のポリシロキ
サンとを混合しておき架橋反応させたものも、使用でき
る。
以下、上述した本発明の原理に従う、本発明の好適実
施例を説明する。全ての実施例において、温度補償材料
としては、上記シリコーン樹脂を使用したが、先述のそ
の他の材料を用いても同様の効果が得られる。
施例を説明する。全ての実施例において、温度補償材料
としては、上記シリコーン樹脂を使用したが、先述のそ
の他の材料を用いても同様の効果が得られる。
（実施例１）
図８に本発明の第１の実施例としての温度無依存アレ
イ導波路型波長合分波器を、図９に図８中bb′線の拡大
断面図を示す。図８のアレイ導波路４には、従来技術の
アレイ導波路型波長合分波器（図１）のアレイ導波路４
の中央部に、溝を配置するため、直線導波路部11が追加
されている。ここで、１はSi基板、２は入力導波路、３
は第１のスラブ導波路、５は第２のスラブ導波路、６は
出力導波路、12は溝である。
イ導波路型波長合分波器を、図９に図８中bb′線の拡大
断面図を示す。図８のアレイ導波路４には、従来技術の
アレイ導波路型波長合分波器（図１）のアレイ導波路４
の中央部に、溝を配置するため、直線導波路部11が追加
されている。ここで、１はSi基板、２は入力導波路、３
は第１のスラブ導波路、５は第２のスラブ導波路、６は
出力導波路、12は溝である。
ここで、本発明の導波路の作製法について図10を参照
して説明する。
して説明する。
ステップQ1:Si基板１上に火炎堆積法で石英系のガラス
を30μｍ堆積し、電気炉中で透明化する。
を30μｍ堆積し、電気炉中で透明化する。
ステップQ2:その後、ステップQ1で堆積したガラス膜上
に、Geを添加したコアガラスを７μｍ火炎堆積法で堆積
し、電気炉中で透明化する。
に、Geを添加したコアガラスを７μｍ火炎堆積法で堆積
し、電気炉中で透明化する。
ステップQ3:その後、フォトリソグラフィと反応性エッ
チング法でコアガラスをパターン化する。
チング法でコアガラスをパターン化する。
ステップQ4:最後に、石英系ガラスを30μｍ堆積して、
透明化する。
透明化する。
この一連の作業によって伝搬損失が低い石英系埋め込
み導波路が作製される。
み導波路が作製される。
アレイ導波路型波長合分波器のパラメータは、隣接す
るアレイ導波路間の長さの差ΔＬは50μｍ、アレイ導波
路４の本数は100本、導波路の比屈折率差は0.45％とし
た。この設計で波長チャンネル間隔1.6nm、８入力８出
力の波長合分器が実現される。
るアレイ導波路間の長さの差ΔＬは50μｍ、アレイ導波
路４の本数は100本、導波路の比屈折率差は0.45％とし
た。この設計で波長チャンネル間隔1.6nm、８入力８出
力の波長合分器が実現される。
導波路を作製した後、直線導波路部11に、２本の楔型
をした溝12をダイシング・ソーで加工した。この溝12は
サンプルでわずかずつ回転させながらダイシング・ソー
で溝を重ね切りすることによって実現した。溝12はアレ
イ導波路４の最も光路長の短い導波路で溝幅が狭くなる
よう、最も光路長の長い導波路で溝幅が広くなるよう加
工した。具体的には溝で削られる導波路の部分の長さが
0.6μｍずつ増加するようにした。このとき溝により削
られる導波路の長さは20μｍから20μｍである。また溝
の深さは100μｍとした。最後にこの溝12にシリコーン
樹脂を滴下し、加熱し、硬化させた。このシリコーン樹
脂の光路長温度係数は、石英系導波路の約−40倍で、−
４×10-4だった。
をした溝12をダイシング・ソーで加工した。この溝12は
サンプルでわずかずつ回転させながらダイシング・ソー
で溝を重ね切りすることによって実現した。溝12はアレ
イ導波路４の最も光路長の短い導波路で溝幅が狭くなる
よう、最も光路長の長い導波路で溝幅が広くなるよう加
工した。具体的には溝で削られる導波路の部分の長さが
0.6μｍずつ増加するようにした。このとき溝により削
られる導波路の長さは20μｍから20μｍである。また溝
の深さは100μｍとした。最後にこの溝12にシリコーン
樹脂を滴下し、加熱し、硬化させた。このシリコーン樹
脂の光路長温度係数は、石英系導波路の約−40倍で、−
４×10-4だった。
作製したアレイ導波路型波長合分波器の透過率スペク
トルの温度依存性を図11に示す。25度〜75度の温度範囲
でほとんど変化していないことがわかる。また透過波長
の温度依存性を図12に示す。図11を図３と比較すると、
その透過波長における透過率が2dB程度低くなっている
ことがわかる。これは、溝12における放射損失によるも
のである。図12から、０〜80度の温度範囲で透過波長の
変化は0.05nm以下であることがわかる。この値はチャン
ネル間隔1.6nmに比較して十分に小さい値であるため、
ペルチェ素子やヒータを用いた温度制御が不要になる。
このため電源や温度コントローラなどの部品が不要にな
り、大幅なコスト低減、コンパクト化が実現された。
トルの温度依存性を図11に示す。25度〜75度の温度範囲
でほとんど変化していないことがわかる。また透過波長
の温度依存性を図12に示す。図11を図３と比較すると、
その透過波長における透過率が2dB程度低くなっている
ことがわかる。これは、溝12における放射損失によるも
のである。図12から、０〜80度の温度範囲で透過波長の
変化は0.05nm以下であることがわかる。この値はチャン
ネル間隔1.6nmに比較して十分に小さい値であるため、
ペルチェ素子やヒータを用いた温度制御が不要になる。
このため電源や温度コントローラなどの部品が不要にな
り、大幅なコスト低減、コンパクト化が実現された。
（実施例２）
本実施例は、温度補償材料として、ポリメチルフェニ
ルシロキサンのゲル化物を用いた点を除き、実施例１と
同じである。本実施例では、ビニル末端ポリメチルフェ
ニルシロキサン、メチルハイドライドシロキサン及び白
金触媒を該溝に入れ、150℃で、30分反応させ、温度補
償材料とした。実施例１とほぼ同様の効果が確認され
た。
ルシロキサンのゲル化物を用いた点を除き、実施例１と
同じである。本実施例では、ビニル末端ポリメチルフェ
ニルシロキサン、メチルハイドライドシロキサン及び白
金触媒を該溝に入れ、150℃で、30分反応させ、温度補
償材料とした。実施例１とほぼ同様の効果が確認され
た。
（実施例３）
図13に本発明の第３の実施例としての温度無依存アレ
イ導波路型波長合分波器を、図14に図13中cc′線の拡大
断面図を示す。実施例１との相違点は、フォトリソグラ
フィと反応性イオンエッチングによって幅の狭い溝を複
数本作製していることである。図15に示すように、溝
幅、すなわち、削除された導波路の長さに対して放射損
失が急速に増加する。従って、例えば、100μｍの溝が
一個所有るよりも、10μｍの溝が10個所あるほうが、損
失は低くなる。
イ導波路型波長合分波器を、図14に図13中cc′線の拡大
断面図を示す。実施例１との相違点は、フォトリソグラ
フィと反応性イオンエッチングによって幅の狭い溝を複
数本作製していることである。図15に示すように、溝
幅、すなわち、削除された導波路の長さに対して放射損
失が急速に増加する。従って、例えば、100μｍの溝が
一個所有るよりも、10μｍの溝が10個所あるほうが、損
失は低くなる。
そこで、エッチングの再現性を考慮し、最小溝幅を10
μｍとし、溝の本数は５本とした。削除された導波路の
長さは0.25μｍづつ増加する。このときの放射損失は1d
Bであった。実施例１に比較すると、その放射損失は半
分に減少しており、本実施例の効果が確認できた。
μｍとし、溝の本数は５本とした。削除された導波路の
長さは0.25μｍづつ増加する。このときの放射損失は1d
Bであった。実施例１に比較すると、その放射損失は半
分に減少しており、本実施例の効果が確認できた。
また、石英系導波路とシリコーン樹脂との界面におけ
るその反射を抑制するために、溝13と直線導波路11との
成す角を90度から５度傾けた。その結果、反射減衰量は
40dB以上であった。
るその反射を抑制するために、溝13と直線導波路11との
成す角を90度から５度傾けた。その結果、反射減衰量は
40dB以上であった。
さらに、複数の溝を連結し、また連結部分の角を丸く
することによって、シリコーン樹脂の流れをスムーズに
し、一度の滴下で全ての溝に充填されるように、工夫を
凝らした。
することによって、シリコーン樹脂の流れをスムーズに
し、一度の滴下で全ての溝に充填されるように、工夫を
凝らした。
（実施例４）
本実施例では、先の実施例の溝の形状を、図16に示す
ように、その先端部のみ楔型になっており、その他の部
分は等幅の溝とした。
ように、その先端部のみ楔型になっており、その他の部
分は等幅の溝とした。
先端部の溝幅が変化している部分（楔型の部分）で
は、削除される導波路の長さが1.25μｍずつ増加するよ
うにマスク上で設計している。右端楔型の溝の幅を８〜
14.25μｍまで1.25μｍづつ変化させ、次の導波路に対
してはその幅を８μｍに戻し、もう一本の溝を追加して
いる。
は、削除される導波路の長さが1.25μｍずつ増加するよ
うにマスク上で設計している。右端楔型の溝の幅を８〜
14.25μｍまで1.25μｍづつ変化させ、次の導波路に対
してはその幅を８μｍに戻し、もう一本の溝を追加して
いる。
このような形状をとることによって、各々の導波路の
削除されている部分の長さの合計が、1.25μｍずつ長く
なっていて、さらに導波路の削除される長さは、１か所
当り最大でも14.25μｍとすることができる。
削除されている部分の長さの合計が、1.25μｍずつ長く
なっていて、さらに導波路の削除される長さは、１か所
当り最大でも14.25μｍとすることができる。
この結果、放射損失は、合計で0.3dBと極めて小さい
値であった。
値であった。
（実施例５）
本実施例では、図17に示すように、実施例１と同様の
アレイ導波路格子の中央に掘られた溝の中に、主軸が基
板に対して45゜傾いた1/2波長板46が挿入されているこ
とが特徴である。波長板46には、ポリイミド薄膜を用
い、接着剤で固定してある。
アレイ導波路格子の中央に掘られた溝の中に、主軸が基
板に対して45゜傾いた1/2波長板46が挿入されているこ
とが特徴である。波長板46には、ポリイミド薄膜を用
い、接着剤で固定してある。
この結果、光が、アレイ導波路を伝搬する際に、その
TEモードとTMモードが交換され、入力光の偏波にλｃが
依存しない波長合分波器を製作することができた。λｃ
が温度に依存しない点は、実施例１と同様である。
TEモードとTMモードが交換され、入力光の偏波にλｃが
依存しない波長合分波器を製作することができた。λｃ
が温度に依存しない点は、実施例１と同様である。
（実施例６）
図18は実施例５と同様の原理に基づいているが、温度
補償材料を入れるための溝48をアレイ導波路の中央に作
成し、その溝48にシリコーン樹脂と1/2波長板を入れた
ことを特徴としている。シリコーン樹脂は温度無依存化
と波長板の固定の２つの役割をはたしており、温度補償
材料と兼用し、温度無依存でかつ偏波無依存のアレイ導
波路型波長合分波器の作製工程を短縮できる。
補償材料を入れるための溝48をアレイ導波路の中央に作
成し、その溝48にシリコーン樹脂と1/2波長板を入れた
ことを特徴としている。シリコーン樹脂は温度無依存化
と波長板の固定の２つの役割をはたしており、温度補償
材料と兼用し、温度無依存でかつ偏波無依存のアレイ導
波路型波長合分波器の作製工程を短縮できる。
（実施例７）
図19〜図21に第７の実施例の温度無依存アレイ導波路
型波長合分波器を示す。その光導波回路、溝形状、使用
しているシリコーン樹脂は、実施例３と同じであるが、
ここでは、溝13およびシリコーン樹脂10を、サンプル表
面に配置したSiの蓋16で気密封止している点がその特徴
である。その理由は、シリコーン樹脂の屈折率が周囲の
温度により変化し、それに伴いアレイ導波路型波長合分
波器の透過波長が変化することを防止するためである。
蓋の固定には、SnPb半田膜15及び16″を用いた。その理
由は、その他の溶接やAuSn半田に比べて200℃程度の低
温で接着が可能であり、シリコーン樹脂に与える影響が
小さいと判断したからである。
型波長合分波器を示す。その光導波回路、溝形状、使用
しているシリコーン樹脂は、実施例３と同じであるが、
ここでは、溝13およびシリコーン樹脂10を、サンプル表
面に配置したSiの蓋16で気密封止している点がその特徴
である。その理由は、シリコーン樹脂の屈折率が周囲の
温度により変化し、それに伴いアレイ導波路型波長合分
波器の透過波長が変化することを防止するためである。
蓋の固定には、SnPb半田膜15及び16″を用いた。その理
由は、その他の溶接やAuSn半田に比べて200℃程度の低
温で接着が可能であり、シリコーン樹脂に与える影響が
小さいと判断したからである。
また、蓋16をSiにしたのは、光導波回路基板と同じ材
料を用いることにより、本温度が変化しても熱歪みが発
生しないからである。この蓋16は、Si基板を蓋の縁の形
状にレジストをパターン化した後、その内側をKOHでウ
エットエッチングしてくぼみ16′を形成し、レジスト除
去後、SnPbの半田をSi蓋16の内側全面に10μｍ程度真空
蒸着法で堆積したものである。アレイ導波路型波長合分
波器の基板には蓋16の縁と同じ形状のAu膜15を真空蒸着
法とドライエッチング法で作成した。なお、蓋を固定す
る作業は水分・湿気が中に入らぬよう乾燥窒素雰囲気中
で行った。
料を用いることにより、本温度が変化しても熱歪みが発
生しないからである。この蓋16は、Si基板を蓋の縁の形
状にレジストをパターン化した後、その内側をKOHでウ
エットエッチングしてくぼみ16′を形成し、レジスト除
去後、SnPbの半田をSi蓋16の内側全面に10μｍ程度真空
蒸着法で堆積したものである。アレイ導波路型波長合分
波器の基板には蓋16の縁と同じ形状のAu膜15を真空蒸着
法とドライエッチング法で作成した。なお、蓋を固定す
る作業は水分・湿気が中に入らぬよう乾燥窒素雰囲気中
で行った。
図22に気密封止前後における、室温でのアレイ導波路
型波長合分波器の透過波長の湿度依存性を示す。気密封
止をする前に比べて、気密封止後は透過波長が湿度に対
して変動しなくなっていることがわかる。
型波長合分波器の透過波長の湿度依存性を示す。気密封
止をする前に比べて、気密封止後は透過波長が湿度に対
して変動しなくなっていることがわかる。
本発明で使用した導波路は、クラッド中にコアが埋め
込まれており、多数のコアがある部分では、ない部分と
比較してクラッド表面が１μｍ程度高い。このため、蓋
とクラッド間に１μｍの隙間が生じる場合がある。そこ
で、本実施例では、図19に示すように、蓋16よりも広い
範囲にダミー導波路23を配置し、クラッド表面の高さが
均一になるようにした。
込まれており、多数のコアがある部分では、ない部分と
比較してクラッド表面が１μｍ程度高い。このため、蓋
とクラッド間に１μｍの隙間が生じる場合がある。そこ
で、本実施例では、図19に示すように、蓋16よりも広い
範囲にダミー導波路23を配置し、クラッド表面の高さが
均一になるようにした。
（実施例８）
図23、図24に本実施例の温度無依存アレイ導波路型波
長合分波器を示す。本実施例の光回路構成、溝、充填し
たシリコーン樹脂などは実施例３と同じである。その違
いは、溝13にシリコーン樹脂10を充填した後、溝13およ
びシリコーン樹脂10をエポキシ系の樹脂17で覆っている
点である。エポキシ系樹脂は、湿度の透過性が低く、実
施例７の蓋と同様に、シリコーン樹脂を湿気から守る効
果がある。また、先の実施例と比較して、材料費が極め
て安く、製作が容易である等の利点がある。
長合分波器を示す。本実施例の光回路構成、溝、充填し
たシリコーン樹脂などは実施例３と同じである。その違
いは、溝13にシリコーン樹脂10を充填した後、溝13およ
びシリコーン樹脂10をエポキシ系の樹脂17で覆っている
点である。エポキシ系樹脂は、湿度の透過性が低く、実
施例７の蓋と同様に、シリコーン樹脂を湿気から守る効
果がある。また、先の実施例と比較して、材料費が極め
て安く、製作が容易である等の利点がある。
本実施例のアレイ導波路型波長合分波器の湿度に対す
る特性は、実施例７のアレイ導波路型波長合分波器と同
等のものであった。
る特性は、実施例７のアレイ導波路型波長合分波器と同
等のものであった。
（実施例９）
本発明の温度無依存アレイ導波路型波長合分波器は、
温度制御が不要になるという意味において、波長合分波
器の低コスト化に極めて有効である。しかしながら、導
波路の実効屈折率のばらつきにより、その透過波長が±
0.05nm程度サンプル毎にばらついてしまう。温度依存性
のあった従来のアレイ導波路型波長合分波器において、
温度を±５℃程度変化させることによってこの透過波長
の調整を行うことができたが、本発明のアレイ導波路型
波長合分波器は、その透過波長が温度に依存しなくなる
ため、従来のように設定温度を変えて透過波長を調整す
ることができない。
温度制御が不要になるという意味において、波長合分波
器の低コスト化に極めて有効である。しかしながら、導
波路の実効屈折率のばらつきにより、その透過波長が±
0.05nm程度サンプル毎にばらついてしまう。温度依存性
のあった従来のアレイ導波路型波長合分波器において、
温度を±５℃程度変化させることによってこの透過波長
の調整を行うことができたが、本発明のアレイ導波路型
波長合分波器は、その透過波長が温度に依存しなくなる
ため、従来のように設定温度を変えて透過波長を調整す
ることができない。
本実施例では、この問題を解消するために、図25に示
すように、入力ファイバ21からの入力光を直接第１のス
ラブ導波路３に入射することとし、入力ファイバの位置
を基板端面と平行な方向に移動させることによって、透
過波長の調節を行う。
すように、入力ファイバ21からの入力光を直接第１のス
ラブ導波路３に入射することとし、入力ファイバの位置
を基板端面と平行な方向に移動させることによって、透
過波長の調節を行う。
まず始めに、アレイ導波路型波長合分波器を第１のス
ラブ導波路３の端面で切断、研磨する。次に、入力ファ
イバ21をマーカ18に合せ、およその接続位置とする。
ラブ導波路３の端面で切断、研磨する。次に、入力ファ
イバ21をマーカ18に合せ、およその接続位置とする。
ここで、所望の透過させたい波長の光を入力し、出力
ファイバ22からの出力が最大になるよう入力ファイバ21
の接続位置を決める。この状態で紫外線硬化樹脂を用い
て入力ファイバ21を基板１に固定する。この手法によっ
て透過波長が所望の値に抑制された１×Ｎアレイ導波路
型波長合分波器を実現することが可能となった。
ファイバ22からの出力が最大になるよう入力ファイバ21
の接続位置を決める。この状態で紫外線硬化樹脂を用い
て入力ファイバ21を基板１に固定する。この手法によっ
て透過波長が所望の値に抑制された１×Ｎアレイ導波路
型波長合分波器を実現することが可能となった。
なお、図中、符号20はモニター導波路である。
（実施例10）
本実施例の温度無依存アレイ導波路型波長合分波器を
図26に示す。光導波回路構成、溝、充填するシリコーン
樹脂などは実施例３と同じものである。異なる点は、第
１のスラブ導波路３を通る直線に沿って基板１が２つに
分離されている点である。
図26に示す。光導波回路構成、溝、充填するシリコーン
樹脂などは実施例３と同じものである。異なる点は、第
１のスラブ導波路３を通る直線に沿って基板１が２つに
分離されている点である。
作製工程について述べる。溝13の反応性イオンエッチ
ングによる加工が終了した時点で、第１のスラブ導波路
３の前後で基板を２つに切断する。溝13にシリコーン樹
脂を充填した後、アレイ導波路型波長合分波器の両脇に
配置したモニター導波路20を用いて入力ファイバアレイ
22と入力導波路２の接続、および出力ファイバアレイ22
と出力導波路６とを接続する。
ングによる加工が終了した時点で、第１のスラブ導波路
３の前後で基板を２つに切断する。溝13にシリコーン樹
脂を充填した後、アレイ導波路型波長合分波器の両脇に
配置したモニター導波路20を用いて入力ファイバアレイ
22と入力導波路２の接続、および出力ファイバアレイ22
と出力導波路６とを接続する。
次に、切断前にはつながっていたマーカ線19を目印に
２つの基板の位置を合せる。引続き、２つのモニター導
波路20の損失が最も低くなるようにし、２つの基板を水
平にする。ここで、アレイ導波路型波長合分波器の両脇
に配置したモニター導波路20は、図26に示すように、切
断面に対して直角になるように設計している。最後に、
例えば、４番入力ファイバから４番出力ファイバへ透過
させたい波長の光を入力して、４番入力ファイバから４
番出力ファイバへ透過する光が最も強くなるよう、互い
のサンプルの相対位置を決め、紫外線硬化樹脂を用いて
２つの基板を固定する。
２つの基板の位置を合せる。引続き、２つのモニター導
波路20の損失が最も低くなるようにし、２つの基板を水
平にする。ここで、アレイ導波路型波長合分波器の両脇
に配置したモニター導波路20は、図26に示すように、切
断面に対して直角になるように設計している。最後に、
例えば、４番入力ファイバから４番出力ファイバへ透過
させたい波長の光を入力して、４番入力ファイバから４
番出力ファイバへ透過する光が最も強くなるよう、互い
のサンプルの相対位置を決め、紫外線硬化樹脂を用いて
２つの基板を固定する。
本実施例の基本的な概念は実施例９と同じであるが、
本実施例では複数の入力ポートを持つアレイ導波路型波
長合分波器も実現可能である点が実施例９と異なる。
本実施例では複数の入力ポートを持つアレイ導波路型波
長合分波器も実現可能である点が実施例９と異なる。
（実施例11）
本実施例の温度無依存光波長合分波器を図27に示す。
本実施例の波長合分波器は実施例１〜10と異なり、マッ
ハツェンダ干渉計型である。しかし、その温度無依存化
の原理はアレイ導波路型波長合分波器の場合と基本的に
等しい。本実施例のマッハツェンダ干渉計の２つのアー
ム導波路27,29の長さの差は1mm、FSRは1.6nmである。長
い方のアーム導波路29に、７μｍ幅の溝28を５本作製
し、溝28にシリコーン樹脂を充填した。入力ポート24か
ら出力ポート25への透過率スペクトルを図28に示す。ま
た、図29に、最も透過率損失の高くなる波長の温度依存
性を、溝加工・シリコーン樹脂充填前と比較した結果を
図29に示す。明らかにその透過波長特性が温度に依存し
なくなったことがわかる。なお、図中、符号26は方向性
結合器である。
本実施例の波長合分波器は実施例１〜10と異なり、マッ
ハツェンダ干渉計型である。しかし、その温度無依存化
の原理はアレイ導波路型波長合分波器の場合と基本的に
等しい。本実施例のマッハツェンダ干渉計の２つのアー
ム導波路27,29の長さの差は1mm、FSRは1.6nmである。長
い方のアーム導波路29に、７μｍ幅の溝28を５本作製
し、溝28にシリコーン樹脂を充填した。入力ポート24か
ら出力ポート25への透過率スペクトルを図28に示す。ま
た、図29に、最も透過率損失の高くなる波長の温度依存
性を、溝加工・シリコーン樹脂充填前と比較した結果を
図29に示す。明らかにその透過波長特性が温度に依存し
なくなったことがわかる。なお、図中、符号26は方向性
結合器である。
（実施例12）
本実施例は、図25に示す温度無依存アレイ導波路型波
長合分波器において、その入力ファイバ21をスラブ導波
路３に接続するときの調芯方法に関するものである。実
施例９では、入力ファイバ21の調芯を使用波長の光を入
力ファイバ21から入射して、例えば４番出力ポートへ透
過する光の量が最も大きくなるように入力ファイバの位
置を調整すればよいと記述した。確かに、アレイ導波路
型波長合分波器の透過率スペクトルが図11に示すような
波形であり。且つその半値全幅（FWHM）がチャンネル間
隔に対して充分に小さい場合は、実施例９の手法が最も
簡便な方法である。
長合分波器において、その入力ファイバ21をスラブ導波
路３に接続するときの調芯方法に関するものである。実
施例９では、入力ファイバ21の調芯を使用波長の光を入
力ファイバ21から入射して、例えば４番出力ポートへ透
過する光の量が最も大きくなるように入力ファイバの位
置を調整すればよいと記述した。確かに、アレイ導波路
型波長合分波器の透過率スペクトルが図11に示すような
波形であり。且つその半値全幅（FWHM）がチャンネル間
隔に対して充分に小さい場合は、実施例９の手法が最も
簡便な方法である。
しかしFWHMが相対的に広い場合や、透過率スペクトル
が図30に示すような波形の場合は、透過率が最大の波長
が透過域の中心であるとは限らない。
が図30に示すような波形の場合は、透過率が最大の波長
が透過域の中心であるとは限らない。
この問題を解決する手法として、本実施例では光源に
広い波長成分を有するファイバアンプの自然放出光（AS
E）を入力ファイバ21からスラブ導波路３に入射し、基
板と垂直な方向に関しては、例えば４番出力ポートへの
透過光が最も大きくなるように入力ファイバの位置と定
める。基板と水平な方向に関しては、例えば４番出力ポ
ートへの透過率スペクトルを随時スペクトルアナライザ
で測定して、透過域の中心が所望波長となるように入力
ファイバ21を調芯し、接着固定する。
広い波長成分を有するファイバアンプの自然放出光（AS
E）を入力ファイバ21からスラブ導波路３に入射し、基
板と垂直な方向に関しては、例えば４番出力ポートへの
透過光が最も大きくなるように入力ファイバの位置と定
める。基板と水平な方向に関しては、例えば４番出力ポ
ートへの透過率スペクトルを随時スペクトルアナライザ
で測定して、透過域の中心が所望波長となるように入力
ファイバ21を調芯し、接着固定する。
この手法を行うことにより、透過率スペクトルの形状
が図11のような単峰の形状でない場合でも、アレイ導波
路型波長合分波器の透過波長を常に必要な波長に合わせ
ることができる。なお、本実施例の調芯手法は、図26の
実施例10に対しても適用可能である。
が図11のような単峰の形状でない場合でも、アレイ導波
路型波長合分波器の透過波長を常に必要な波長に合わせ
ることができる。なお、本実施例の調芯手法は、図26の
実施例10に対しても適用可能である。
（実施例13）
本実施例の温度無依存アレイ導波路型波長合分波器を
図31に示す。実施例10（図26）と同様の構成であるが、
基板を切断する位置が異なる。図26の場合は、２つの基
板の相対位置を変化させると、入力導波路とアレイ導波
路の距離、すなわち、入力側光学系の焦点距離が設計値
からずれてしまう。これを防ぐため本実施例では図31に
示すように、切断線30を、入力導波路２とアレイ導波路
４をと結ぶ線に垂直に設定した。
図31に示す。実施例10（図26）と同様の構成であるが、
基板を切断する位置が異なる。図26の場合は、２つの基
板の相対位置を変化させると、入力導波路とアレイ導波
路の距離、すなわち、入力側光学系の焦点距離が設計値
からずれてしまう。これを防ぐため本実施例では図31に
示すように、切断線30を、入力導波路２とアレイ導波路
４をと結ぶ線に垂直に設定した。
これにより、透過波長を所望の値に合せるため、２つ
の基板の相対位置を変化させた時でも、焦点距離を設計
値に保つことができる。
の基板の相対位置を変化させた時でも、焦点距離を設計
値に保つことができる。
（実施例14）
図32に本実施例の温度無依存アレイ導波路型波長合分
波器を、図33に図32中のｆ−ｆ′における断面図を示
す。光導路回路構成、充填するシリコーン樹脂10などは
実施例１と同じものである。実施例１（図８）と唯一異
なる点は、溝12が第一のスラブ導波路３あるいは第二の
スラブ導波路５を横切っている点である。本実施例の温
度無依存化の効果は実施例１と同等であるが、溝12にお
ける放射損失は、本実施例の方が小さくなる。
波器を、図33に図32中のｆ−ｆ′における断面図を示
す。光導路回路構成、充填するシリコーン樹脂10などは
実施例１と同じものである。実施例１（図８）と唯一異
なる点は、溝12が第一のスラブ導波路３あるいは第二の
スラブ導波路５を横切っている点である。本実施例の温
度無依存化の効果は実施例１と同等であるが、溝12にお
ける放射損失は、本実施例の方が小さくなる。
（実施例15）
図34に本実施例の温度無依存アレイ導波路型波長合分
波器モジュール、図35にその側面図を示す。本実施例で
用いている光導波回路および入出力ファイバは、実施例
９に示したものと同じである。
波器モジュール、図35にその側面図を示す。本実施例で
用いている光導波回路および入出力ファイバは、実施例
９に示したものと同じである。
本モジュールの作製手順を図36を用いて説明する。
ステップR1:シリコン基板上に図34に示す光導波回路を
形成する。
形成する。
ステップR2:エッチングによりアレイ導波路部に所定の
溝を加工する。
溝を加工する。
ステップR3:溝にシリコーン樹脂を充填する。
ステップR4:光導波回路の縁にファイバ接続補強用のガ
ラス35を貼って、端面を研磨する。
ラス35を貼って、端面を研磨する。
ステップR5:ガラスブロック34に固定された出力ファイ
バアレイ22と、出力導波路とを接続する。
バアレイ22と、出力導波路とを接続する。
ステップR6:実施例９に示す方法によって、入力ファイ
バの位置を定め、スラブ導波路と接続する。なお、入力
ファイバはガラスブロック34に支持されている。
バの位置を定め、スラブ導波路と接続する。なお、入力
ファイバはガラスブロック34に支持されている。
ステップR7:入出力ファイバ21,22を接続した光導波回路
を緩衝材33に挟んでプラスチックケース32に入れる。
を緩衝材33に挟んでプラスチックケース32に入れる。
ステップR8:入出力ファイバ21,22とプラスチックケース
32をブーツ31を介して接着固定する。
32をブーツ31を介して接着固定する。
以上のステップを経ることにより、図34に示す温度無
依存アレイ導波路型波長合分波器モジュールが完成す
る。従来のアレイ導波路型波長合分波器は、その温度が
変化すると透過波長が変化してしまうため、温度制御が
必要であった。このため基板をペルチェ素子やヒータに
密着させる必要があった。
依存アレイ導波路型波長合分波器モジュールが完成す
る。従来のアレイ導波路型波長合分波器は、その温度が
変化すると透過波長が変化してしまうため、温度制御が
必要であった。このため基板をペルチェ素子やヒータに
密着させる必要があった。
しかし、本発明においては、透過波長が温度に依存し
ないため、基板をペルチェ素子やヒータに固定する必要
がなくなり、図35に示すように、弾力性のある緩衝材
（クッション材）33で挟み込んでケースに入れば十分で
ある。
ないため、基板をペルチェ素子やヒータに固定する必要
がなくなり、図35に示すように、弾力性のある緩衝材
（クッション材）33で挟み込んでケースに入れば十分で
ある。
さらに本実施例のモジュールでは、入出力ファイバが
不意に引っ張られた時に、力が光導波回路との接続部に
伝わらないように、ファイバはブーツに固定されてい
る。
不意に引っ張られた時に、力が光導波回路との接続部に
伝わらないように、ファイバはブーツに固定されてい
る。
以上の工夫により、気温の変化、外部からの振動、フ
ァイバに張力がかかるなど、実際の使用環境でも耐え得
る波長合分波器モジュールが実現できた。
ァイバに張力がかかるなど、実際の使用環境でも耐え得
る波長合分波器モジュールが実現できた。
（実施例16）
本発明の第16の実施例としての温度無依存アレイ導波
路型波長合分波器を図37A、図37Bに示す。アレイ導波路
４に溝12を加工し、シリコーン材料を充填する点におい
て、その基本概念は実施例１と同じである。なお、導波
路としては比屈折率差が0.75％のものを用いた。この導
波路は先に述べた0.45のものと比較して、導波路の曲線
部分の曲率半径を小さくできるので、より小型のAWGを
設計することができる。しかしながら、導波モードのビ
ームサイズが小さく溝での放射損失が大きくなる虞れが
ある。
路型波長合分波器を図37A、図37Bに示す。アレイ導波路
４に溝12を加工し、シリコーン材料を充填する点におい
て、その基本概念は実施例１と同じである。なお、導波
路としては比屈折率差が0.75％のものを用いた。この導
波路は先に述べた0.45のものと比較して、導波路の曲線
部分の曲率半径を小さくできるので、より小型のAWGを
設計することができる。しかしながら、導波モードのビ
ームサイズが小さく溝での放射損失が大きくなる虞れが
ある。
そこで、図中の37Bに示すように、導波路が溝12と交差
する付近においてその幅が太くする構造とした。この導
波路幅が徐々に変化している部分36はビームコリメータ
としての役割を果たし、導波構造のない溝を光が伝搬す
る時の回折を小さくし、溝を光が横切るときの放射損失
を低減する効果がある。テスト用の導波路で実験を行っ
たところ、溝の幅が150μｍの時、ビームコリメータ36
がない場合は放射損失が5.4dBであたったが、ビームコ
リメータ36を付加した場合には2.8dBとなり、損失を大
幅に低減できるとを確認した。フォトリソグラフィーと
ドライエッチングを用いる方法よりも簡便なダイシング
ソーで溝を作製した場合溝幅が太くなるが、その場合で
も本実施例を用いれば、溝における放射損失の小さく、
かつ小型な温度無依存の波長合分波器を作製することが
可能となる。
する付近においてその幅が太くする構造とした。この導
波路幅が徐々に変化している部分36はビームコリメータ
としての役割を果たし、導波構造のない溝を光が伝搬す
る時の回折を小さくし、溝を光が横切るときの放射損失
を低減する効果がある。テスト用の導波路で実験を行っ
たところ、溝の幅が150μｍの時、ビームコリメータ36
がない場合は放射損失が5.4dBであたったが、ビームコ
リメータ36を付加した場合には2.8dBとなり、損失を大
幅に低減できるとを確認した。フォトリソグラフィーと
ドライエッチングを用いる方法よりも簡便なダイシング
ソーで溝を作製した場合溝幅が太くなるが、その場合で
も本実施例を用いれば、溝における放射損失の小さく、
かつ小型な温度無依存の波長合分波器を作製することが
可能となる。
（実施例17）
本発明の第17の実施例の温度無依存アレイ導波路型波
長合分波器を図38A,溝12近傍における断面を図38Bに示
す。本実施例でも、実施例16と同様、導波路の比屈折率
差を0.75％としたが、溝12を挟んで対向する導波路端面
37には曲面加工を施すことによりレンズ機能を付加し
た。この場合、溝内のシリコーン樹脂10は導波路コア７
の屈折率より小さいので、レンズ作用を持たせるために
凸形状とした。
長合分波器を図38A,溝12近傍における断面を図38Bに示
す。本実施例でも、実施例16と同様、導波路の比屈折率
差を0.75％としたが、溝12を挟んで対向する導波路端面
37には曲面加工を施すことによりレンズ機能を付加し
た。この場合、溝内のシリコーン樹脂10は導波路コア７
の屈折率より小さいので、レンズ作用を持たせるために
凸形状とした。
凸形状の導波路端37は、緩衝フッ酸によるウエットエ
ッチングにおいてコア７よりクラッド８の方が、エッチ
ングの速度が早いことを利用し、まずコアを５μｍ突出
させた。次に、1300℃に加熱し、コアガラスが溶けて表
面張力で丸くなる現象によりレンズ形状を作製した。そ
の結果、溝幅150μｍのときの放射損失は2.1dBまで低減
し、低損失の温度無依存アレイ導波路型波長合分波器が
実現できた。なお、温度補償材料の屈折率が導波路より
も高い場合には、異なるエッチング液を用いて、コア部
をへこませて凹レンズとすれば良い。
ッチングにおいてコア７よりクラッド８の方が、エッチ
ングの速度が早いことを利用し、まずコアを５μｍ突出
させた。次に、1300℃に加熱し、コアガラスが溶けて表
面張力で丸くなる現象によりレンズ形状を作製した。そ
の結果、溝幅150μｍのときの放射損失は2.1dBまで低減
し、低損失の温度無依存アレイ導波路型波長合分波器が
実現できた。なお、温度補償材料の屈折率が導波路より
も高い場合には、異なるエッチング液を用いて、コア部
をへこませて凹レンズとすれば良い。
［産業上の利用の可能性］
以上詳述したように本発明の光導波回路（温度無依存
波長合分波器）では、透過波長特性を安定化するための
温度コントロールを不要にした。このためペルチェ素子
やヒータ、そしてそれらをコントロールするセンサや電
源が省略できるようになった。このことは波長合分波器
のコスト、大きさが低減できるだけでなく、従来定常的
に必要であった消費電力をも不要にした。これらの効果
は光波長多重通信システムの構築に極めて多大な貢献を
すると思われる。
波長合分波器）では、透過波長特性を安定化するための
温度コントロールを不要にした。このためペルチェ素子
やヒータ、そしてそれらをコントロールするセンサや電
源が省略できるようになった。このことは波長合分波器
のコスト、大きさが低減できるだけでなく、従来定常的
に必要であった消費電力をも不要にした。これらの効果
は光波長多重通信システムの構築に極めて多大な貢献を
すると思われる。
フロントページの続き
(72)発明者 金子 明正
茨城県水戸市見和２丁目231―２ ＮＴ
Ｔ社宅３―403
(72)発明者 高橋 浩
茨城県水戸市堀町2260―６ サングリー
ンハイツＢ―302
(72)発明者 塙 文明
茨城県常陸太田市真弓町3114―11
(72)発明者 服部 邦典
神奈川県横須賀市追浜東１―７―１ ポ
ートヒル▲ＩＩ▼307
(72)発明者 横山 健児
茨城県土浦市港町２―１―18 サンレイ
土浦304号
(72)発明者 鈴木 扇太
茨城県水戸市平須町1828―641
(72)発明者 住田 真
茨城県つくば市松代３―４―35
(72)発明者 岡本 勝就
茨城県水戸市東原２―６―２―304
(72)発明者 石井 元速
茨城県水戸市堀町2260―６ サングリー
ンハイツＡ―301
(72)発明者 山田 裕朗
茨城県ひたちなか市中根3331―40 ハイ
ランドコートＨ202
(72)発明者 吉田 卓史
茨城県水戸市東原２丁目６番地 ＮＴＴ
東原住宅１棟201号室
(72)発明者 有島 功一
茨城県水戸市見和２丁目231―２ ＮＴ
Ｔ社宅２―204
(72)発明者 海老澤 文博
茨城県那珂郡那珂町本米崎1681―３
(72)発明者 中原 基博
茨城県水戸市千波町2279―13
(56)参考文献 特開 平８−5834（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−334639（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−242335（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−43440（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−186167（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−241304（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 6/12 - 6/14
G02B 6/28 - 6/293
Claims (27)
- 【請求項１】長さの異なる複数の導波路を含む光導波回
路において、 前記導波路それぞれは、下部クラッド、コア及び上部ク
ラッドから構成され、 前記複数の導波路に跨って溝が形成され、当該溝は、前
記導波路から前記上部クラッド及び前記コアを除去した
ことにより形成される又前記導波路から前記上部クラッ
ド、前記コア及び前記下部クラッドを除去したことによ
り形成され、当該溝には、前記導波路の実効屈折率の温
度係数と逆符号の屈折率温度係数を有する材料が充填さ
れ、当該材料の屈折率温度係数の絶対値は、前記導波路
の実効屈折率の温度係数に対して20倍以上であり、 隣接する導波路間で、 L1′を、前記隣接する導波路間のうち一の導波路の溝の
長さの総和とし、L2′を、前記隣接する導波路間のうち
他の導波路の溝の長さの総和とし、L1を、L1′を除く前
記一の導波路の残存する長さとし、L2を、L2′を除く前
記他の導波路の残存する長さとし、dn1/dTを前記導波路
の実効屈折率の温度係数とし、dn2/dTを前記材料の屈折
率温度係数としたとき、 （L1−L2）×（dn1/dT）＝（L2′−L1′）×（dn2/dT） が成立することを特徴とする光導波回路。 - 【請求項２】前記下部クラッド、前記コア及び前記上部
クラッドが、石英系ガラスからなることを特徴とする請
求項１記載の光導波回路。 - 【請求項３】前記溝の前後に、ビームコリメータ＋導波
路が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記
載の光導波回路。 - 【請求項４】長さが順次所定の長さずつ増加する複数の
導波路からなるアレイ導波路と、当該アレイ導波路の両
端部に接続されるスラブ導波路とからなり、前記アレイ
導波路に前記溝が形成されていることを特徴とする請求
項１又は２記載の光導波回路。 - 【請求項５】長さが順次所定の長さずつ増加する複数の
導波路からなるアレイ導波路と、 このアレイ導波路の両端部に接続されるスラブ導波路と
からなり、 前記アレイ導波路及び前記スラブ導波路は、下部クラッ
ド、コア及び上部クラッドから構成され、 前記スラブ導波路には、当該スラブ導波路を横断する溝
が形成され、当該溝は、前記導波路から前記上部クラッ
ド及び前記コアを除去したことにより形成される又前記
導波路から前記上部クラッド、前記コア及び前記下部ク
ラッドを除去したことにより形成され、前記溝の幅は、
溝の一端から他端に向かって順次増加するように形成さ
れ、前記溝には、前記導波路の実効屈折率の温度係数と
逆符号の屈折率温度係数を有する材料が充填され、当該
材料の屈折率温度係数の絶対値は、前記導波路の実効屈
折率の温度係数に対して20倍以上であることを特徴とす
る光導波回路。 - 【請求項６】長さの異なる２本のアーム導波路からなる
光導波回路において、 これらアーム導波路の両端部に接続される方向性結合器
を備え、 前記アーム導波路それぞれは、下部クラッド、コア及び
上部クラッドから構成され、 前記２本の導波路の一方の導波路にのみ溝が形成され、
当該溝は、前記導波路から前記上部クラッド及び前記コ
アを除去したことにより形成される又前記導波路から前
記上部クラッド、前記コア及び前記下部クラッドを除去
したことにより形成され、当該溝には、前記導波路の実
効屈折率の温度係数と逆符号の屈折率温度係数を有する
材料が充填され、当該材料の屈折率温度係数の絶対値
は、前記導波路の実効屈折率の温度係数に対して20倍以
上であり、 前記２本の導波路間で、 L1′を、前記溝の長さの総和とし、L1を、L1′を除く前
記溝が形成された導波路の残存する長さとし、L2を、前
記溝が形成されない導波路の長さとし、dn1/dTを前記導
波路の実効屈折率の温度係数とし、dn2/dTを前記材料の
屈折率温度係数としたとき、 （L1−L2）×（dn1/dT）＝（−L1′）×（dn2/dT） が成立することを特徴とする光導波回路。 - 【請求項７】前記溝が、前記導波路を80〜85度の角度で
横切っていることを特徴とする請求項１、２、５又は６
のいずれか１項記載の光導波回路。 - 【請求項８】前記複数の溝が互いに連結されていること
を特徴とする請求項１、２、５又は６のいずれか１項記
載の光導波回路。 - 【請求項９】前記溝のかどの形状が、丸みを帯びている
ことを特徴とする請求項１、２、５又は６のいずれか１
項記載の光導波回路。 - 【請求項１０】前記溝に充填される材料が、ポリシロキ
サン又はポリシロキサンの架橋物であることを特徴とす
る請求項１、２、５又は６のいずれか１項記載の光導波
回路。 - 【請求項１１】前記溝に充填される材料が、ポリオレフ
ィンの末端にOH基、チオール基、カルボニル基、ハロゲ
ン基のうち少なくとも一つ有する高分子材料であること
を特徴とする請求項１、２、５又は６のいずれか１項記
載の光導波回路。 - 【請求項１２】前記溝が前記光導波路面内の限定された
領域に形成され、前記領域は蓋で気密封止されているこ
とを特徴とする請求項１、２、５又は６のいずれか１項
記載の光導波回路。 - 【請求項１３】前記蓋の代わりに、前記溝に充填した材
料とは異なる材料で、当該溝及び当該溝に充填された材
料が覆われていることを特徴とする請求項１、２、５又
は６のいずれか１項記載の光導波回路。 - 【請求項１４】前記回路に配置される1/2波長板を更に
具備することを特徴とする請求項１、２、５又は６のい
ずれか１項記載の光導波回路。 - 【請求項１５】前記溝に配置される1/2波長板を更に具
備することを特徴とする請求項１、２、５又は６のいず
れか１項記載の光導波回路。 - 【請求項１６】前記回路に配置されるモニタ導波路を更
に具備することを特徴とする請求項１、２、５又は６の
いずれか１項記載の光導波回路。 - 【請求項１７】長さの異なる複数の導波路を含む光導波
回路において、 前記導波路それぞれは、下部クラッド、コア及び上部ク
ラッドから構成され、前記複数の導波路に跨って溝が形
成され、当該溝は、前記導波路から前記上部クラッド及
び前記コアを除去したことにより形成される又前記導波
路から前記上部クラッド、前記コア及び前記下部クラッ
ドを除去したことにより形成され、当該溝の形状は、先
端部を楔形とし、その他の部分は等幅としており、当該
溝には、前記導波路の実効屈折率の温度係数と逆符号の
屈折率温度係数を有する材料が充填され、当該材料の屈
折率温度係数の絶対値は、前記導波路の実効屈折率の温
度係数に対して20倍以上であり、 隣接する導波路間で、 L1′を、前記隣接する導波路間のうち一の導波路の溝の
長さの総和とし、L2′を、前記隣接する導波路間のうち
他の導波路の溝の長さの総和とし、L1を、L1′を除く前
記一の導波路の残存する長さとし、L2を、L2′を除く前
記他の導波路の残存する長さとし、dn1/dTを前記導波路
の実効屈折率の温度係数とし、dn2/dTを前記材料の屈折
率温度係数としたとき、 （L1−L2）×（dn1/dT）＝（L2′−L1′）×（dn2/dT） が成立することを特徴とする光導波回路。 - 【請求項１８】前記スラブ導波路の端部の所定位置に、
光ファイバが接続されていることを特徴とする請求項４
記載の光導波回路。 - 【請求項１９】前記スラブ導波路は境界部を有し、該境
界部において互いに接続される第1,第２のスラブ導波路
要素の端面が位置決めされ且つ固定されることにより、
当該スラブ導波路を形成していることを特徴とする請求
項４記載の光導波回路。 - 【請求項２０】前記境界部にて接続されている第1,第２
のスラブ導波路要素の境界部を成す線が、第１のスラブ
導波路を通っており、かつ入力導波路とアレイ導波路と
を結ぶ線にほぼ垂直であるか、又は、第２のスラブ導波
路を通っており、かつ出力導波路と前記アレイ導波路と
を結ぶ線にほぼ垂直であることを特徴とする請求項19記
載の光導波回路。 - 【請求項２１】前記溝が設けられた光導波路の前後に、
レンズが設けられていることを特徴とする請求項１又は
２記載の光導波回路。 - 【請求項２２】前記溝の形状は、先端部を楔形とし、そ
の他の部分は等幅であることを特徴とする請求項１又は
２記載の光導波回路。 - 【請求項２３】前記スラブ導波路の端部の所定位置に、
光ファイバが接続されていることを特徴とする請求項５
記載の光導波回路。 - 【請求項２４】前記スラブ導波路は境界部を有し、該境
界部において互いに接続される第1,第２のスラブ導波路
要素の端面が位置決めされ且つ固定されることにより、
当該スラブ導波路を形成していることを特徴とする請求
項５記載の光導波回路。 - 【請求項２５】１本又は複数本の入力ファイバ、１本又
は複数本の出力ファイバ、請求項４記載の光導波回路、
ブーツ、ケースおよび緩衝材からなる光導波回路モジュ
ールであって、前記入力ファイバおよび出力ファイバ
が、前記光導波回路端面に接続固定されており、前記入
力ファイバおよび出力ファイバが、前記ブーツに固定さ
れており、当該ブーツは、前記ケースに固定されてお
り、且つ当該ケースには緩衝材が充填されていることを
特徴とする光導波回路モジュール。 - 【請求項２６】１本又は複数本の入力ファイバ、１本又
は複数本の出力ファイバ、請求項５記載の光導波回路、
ブーツ、ケースおよび緩衝材からなる光導波回路モジュ
ールであって、前記入力ファイバおよび出力ファイバ
が、前記光導波回路端面に接続固定されており、前記入
力ファイバおよび出力ファイバが、前記ブーツに固定さ
れており、当該ブーツは、前記ケースに固定されてお
り、且つ当該ケースには緩衝材が充填されていることを
特徴とする光導波回路モジュール。 - 【請求項２７】１本又は複数本の入力ファイバ、１本又
は複数本の出力ファイバ、請求項６記載の光導波回路、
ブーツ、ケースおよび緩衝材からなる光導波回路モジュ
ールであって、前記入力ファイバおよび出力ファイバ
が、前記光導波回路端面に接続固定されており、前記入
力ファイバおよび出力ファイバが、前記ブーツに固定さ
れており、当該ブーツは、前記ケースに固定されてお
り、且つ当該ケースには緩衝材が充填されていることを
特徴とする光導波回路モジュール。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3025197 | 1997-02-14 | ||
| JP9-30251 | 1997-02-14 | ||
| JP9-140231 | 1997-05-29 | ||
| JP14023197 | 1997-05-29 | ||
| PCT/JP1998/000626 WO1998036299A1 (fr) | 1997-02-14 | 1998-02-16 | Circuit en guide d'ondes optique, son procede de fabrication et module de guide d'ondes optique dote de ce circuit |
Related Child Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002278000A Division JP2003149478A (ja) | 1997-02-14 | 2002-09-24 | 光導波回路及び当該光導波回路を有する光導波回路モジュール並びに光導波回路の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3436937B2 true JP3436937B2 (ja) | 2003-08-18 |
Family
ID=26368572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53558698A Expired - Lifetime JP3436937B2 (ja) | 1997-02-14 | 1998-02-16 | 光導波回路及び製造方法並びに該光導波回路を有する光導波回路モジュール |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0919840B1 (ja) |
| JP (1) | JP3436937B2 (ja) |
| KR (1) | KR100424688B1 (ja) |
| DE (1) | DE69839387T2 (ja) |
| WO (1) | WO1998036299A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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