JP3578376B2

JP3578376B2 - Optical circuit manufacturing method

Info

Publication number: JP3578376B2
Application number: JP14616197A
Authority: JP
Inventors: 淳阿部; 邦典服部; 保治大森; 毅北川; 明姫野; 浩高橋; 拓也田中
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1997-06-04
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2017-06-04
Also published as: JPH10332971A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光回路の製造方法に係わり、特に、光通信、光情報処理、光計測分野に於いて有用な、平面基板上に光導波路を配置した光回路に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石英系光導波路は、損失が低く、また安定性、信頼性の点に関し、優れた物理的・化学的特質を有し、更に、光通信の伝送路である石英系ファイバとほぼ同一の屈折率を有するためファイバとの整合性が良いなどの特徴を持っている。
【０００３】
この石英系光導波路は、多くの場合、シリコン（Ｓｉ）基板上に、下部クラッド膜層堆積→コア膜層堆積及びコア部分パターン化加工→上部クラッド層堆積の製造工程により製造されている。
【０００４】
この石英系光導波路を用い、光パワースプリッター、波長合分波器、フィルター、スイッチなど実用的に有望な様々な光回路に関する研究開発が行われている。
【０００５】
また、この石英系光導波路において、可視、或いは紫外、及び各種波長の高強度レーザー光の照射により誘起される局所的屈折率変化は、光回路に、光誘起グレーティングのような新機能を付加したり、光回路の特性の微調整・補償を行う手段として有望なものとなっている。
【０００６】
例えば、光誘起グレーティングは、光導波路中に周期的な屈折率分布を光照射により誘起するもので、反射波長フィルターや、分散補償機能を有する光回路を作製することができる。光誘起グレーティングの作製には、下記文献（イ）に記載されているように、先ず、通常通りに作製した光導波路上に、フェイズマスク、或いは干渉露光光学系などを用いて、光導波路上に周期的光強度分布を形成する。
（イ）井上亨、「ファイバグレーティング」、レーザー研究第２３巻第１０号、ｐｐ８８０−８８９、１９９５
光導波路中の屈折率変化は、照射される光強度が強いほど大きな屈折率変化が誘起されるので、この周期的光強度分布を反映して、周期的屈折率分布を誘起することができる。
【０００７】
この光誘起グレーティングは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などを用いて作製されるレリーフ型グレーティングに比べ、光導波路作製工程の後に屈折率変調分布を形成する為、光導波路作製工程を煩雑にすることなく簡易に作製することができる上、屈折率変調型グレーティングであることから、比較的容易に高反射率なものの作製が可能である。
【０００８】
しかしながら、光導波路上に作製される光誘起グレーティングは、その光誘起屈折率変化が、実用的光部品として、十分な熱的安定性を有せず、熱的緩和により、反射率の低下、中心波長の変位などが生じるため、その適用範囲に制限があるという問題点を有していた。
【０００９】
一方、マッハ・ツェンダー干渉計（ＭＺＩ）やアレー光導波路格子（ＡＷＧ）など、光の位相に敏感な干渉を利用した光回路素子では、光の位相が光路長に依るため、光回路作製上生じる微小な屈折率変動、光導波路形状の変動、及び光導波路に加わる歪み（応力）などが、透過・阻止波長域、消光比などの光回路素子特性に大きな影響を与える。
【００１０】
特に、シリコン（Ｓｉ）基板上の光回路の場合には、クラッド及びコアのガラス層と、基板との熱膨張係数の差により歪み（応力）が光導波路にかかる結果、複屈折（Ｂ）、即ち、ＴＭ偏波方向でのコアの屈折率（ｎ_ＴＭ）とＴＥ偏波方向でのコアの屈折率（ｎ_ＴＥ）の差（Ｂ＝ｎ_ＴＭ−ｎ_ＴＥ）が生じる。
【００１１】
マッハ・ツェンダー干渉計（ＭＺＩ）やアレー光導波路格子（ＡＷＧ）などの光回路素子においては、この複屈折（Ｂ）が光の偏波に依存した波長の透過域（もしくは、阻止域）の差を生じせしめ、結果的に、偏波依存性損失（ＰＤＬ）の要因となっている。光通信分野などにおいては、これら光回路の偏波依存性を極力小さくすること（偏波インセンスィティブ化）が望まれている。
【００１２】
即ち、光回路の透過・阻止域、消光比など光学素子特性の調整・制御することを可能とし、光回路の高性能化、製造歩留まりの向上を図ることを可能とする、光導波路作製後に光導波路の屈折率を局所的に、且つ簡易に変化させ、光路長を補正する技術が望まれている。
【００１３】
これまで、シリコン（Ｓｉ）基板上光回路の、複屈折（Ｂ）を局所的に変化させる方法としては、例えば、下記文献（ロ）に記載されているように、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）などの応力付与膜を光導波路近傍に適当な形状にパターン化加工を行ったり光導波路近傍に溝を作製したりすることにより、光導波路にかかる歪みを調整する方法が示されている。
（ロ）Ｍ．ＫＡＷＡＣＨＩ，”Ｓｉｌｉｃａｗａｖｅｇｕｉｄｅｓｏｎｓｉｌｉｃｏｎａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ−ｏｐｔｉｃｃｏｍｏｎｅｎｔｓ，Ｊ．Ｏｐｔ．Ｑｕａｎｔｕｍ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，２２，ｐｐ．３９１−４１６，（１９９０）しかしながら、これらの方法は、光回路作製の工程数が増し、且つ煩雑になるという問題を有していた。
【００１４】
また、別の方法として、下記文献（ハ）に記載されているように、紫外或いは可視光を光導波路に照射することによって生じる、光誘起屈折率変化を利用する方法が示されている。
（ハ）Ｍ．ＡＢＥ，ｅｔａｌ．，”ＰｈｏｔｏｉｎｄｕｃｅｄＢｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅＣｏｎｔｒｏｌｉｎＡｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅＧｒａｔｉｎｇＭｕｌｔｉ／Ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ．”，Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇ．ＭＯＣ／ＧＲＩＮ’９３，ｐｐ６６−６８，（１９９３）．
この方法は、光回路作製工程を煩雑にすることなく、簡易に、光導波路の複屈折制御を可能としており、有望な方法である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
前記説明したように、光誘起屈折率変化は、局所的な光導波路屈折率の簡易な調整・制御を可能とし、光回路に光誘起グレーティングの作製を行ったり、光路長を変化させ、光回路の特性を調整することを可能とする有望な手段であるが、平面基板上の石英系光導波路に於ける光誘起屈折率変化は、熱的安定性が不十分であるという問題を有していた。
【００１６】
この光誘起屈折率変化の温度安定性を改善する手段としては、下記文献（ニ）に記載されているように、光照射を行った後に、「事前熱処理」を行うことにより、見かけ上、温度安定性を向上させることが可能であることが示されている。
（ニ）Ｔ．Ｅｒｄｏｇａｎ，Ｖ．Ｍｉｚｒａｈｉ，ｅｔａｌ．，”Ｄｅｃａｙｏｆｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ−ｉｎｄｕｃｅｄｆｉｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，ｖｏｌ．７６，ｐｐ７３−８０（１９９４）．
しかしながら、この「事前熱処理」を行う方法では、光照射を行って誘起する屈折率変化量にあらかじめ、この「事前熱処理」により緩和する屈折率変化量を組み込んで変化させなければならず、屈折率や複屈折を微調整するためには、その制御性が悪く、且つ光回路作製工程数や作製時間を増加させるという問題を有していた。
【００１７】
本発明は、前記従来技術の問題点を解消するために成されたものであり、本発明の目的は、光回路の製造方法において、光誘起屈折率変化により光導波路の屈折率を簡易に調整・制御し、且つ温度安定性を向上させることが可能となる技術を提供することにある。
【００１８】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
【００２０】
即ち、本発明は、光導波路を有する光回路の製造方法において、光回路が形成されている光導波路基板の温度を検出して、前記温度を２００℃以上５００℃以下に保持し、前記光回路の光導波路の一部あるいは全部に、可視あるいは紫外領域の光を照射して、前記光導波路の屈折率を変化させることを主要な特徴とする。
また、本発明において、光導波路基板がシリコンであり、光導波路には、紫外領域の光に敏感なドーパント（例えば、ＧｅＯ _２）が添加されている。
本発明の好ましい実施の形態では、前記光導波路基板を光回路が形成された面と反対側から加熱することを特徴とする。
【００２１】
また、ＴＭ偏波方向の屈折率（Δｎ_ＴＭ）と、ＴＥ偏波方向の屈折率（Δｎ_ＴＥ）との差を利用し、光導波路の複屈折を調整することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、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。
【００２３】
［参考例］本発明の参考例として、石英系光導波路に光誘起グレーティングを作製する方法を示す。
【００２４】
光誘起グレーティングの作製にあたっては、初めに石英系光導波路を作製し、続いてその光導波路に光照射を行った。
【００２５】
図１は、本発明の参考例における、石英系光導波路の作製方法の一例を説明するための図である。
【００２６】
本参考例では、始めに、図１（ａ）に示すように、シリコン（Ｓｉ）基板１０１上に火炎堆積（flame hydrolisis deposition;FHD）法により石英系ガラス膜からなる下部クラッド層１０２を形成し、続いて、Ｇｅ添加石英系ガラス膜からなるコアガラス層１０３を形成する。次に、図１（ｂ）に示すように、フォトリソグラフと反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）の技術を用いて、コアガラス層１０３を所望のパターンに加工し、コア層１０４を形成する。その後、第１図（ｃ）に示すように、再びＦＨＤ法により、石英系ガラス膜からなる上部クラッド層１０５を堆積し、埋め込み型の矩形光導波路を作製した。この場合に、コアガラス層１０３には、約７モル％のＧｅＯ₂が添加され、クラッド層（上部クラッド層１０５および下部クラッド層１０２）よりも屈折率が高くされている。
【００２７】
図２は、本発明の参考例である、石英系光導波路に光誘起グレーティング作製する方法を説明するための図である。
【００２８】
図１に示す方法により製造された、シリコン（Ｓｉ）基板上の石英系光導波路を有する光回路２０１を、ヒーター２０３上に設置する。更に、光導波路上面に光誘起グレーティング作製のためのフェイズマスク２０２を配置し、フェイズマスク２０２を通して、光導波路上に紫外レーザー光が照射される様にアライメントを行う。
【００２９】
その後、熱伝対温度計２０５で光導波路基板温度を検出し、それにより、制御コンピュータ２０６でヒーター電源２０４を制御して光導波路基板温度を４００℃に保って、光照射を行う。この場合に、シングルモード（ＳＭ）光ファイバ２０７とシングルモード（ＳＭ）偏波保持光ファイバ２０８とを光導波路端面に結合し、白色光源２１０からの光を偏光子（ポーラライザー）２０９、偏波保持光ファイバ２０８を介して、光導波路に入射させ、光導波路からの出射される光をＳＭ光ファイバ２０７を介してスペクトラムアナライザー２１１に入射させ、光導波路の透過スペクトルをモニターしながら光誘起グレーティングを作製した。
【００３０】
紫外レーザー光は、フェイズマスク２０２により回折、干渉されるため、光導波路上には干渉縞に対応した周期的な光の強度分布が生じる。この周期的光強度分布は、その光強度に応じた屈折率変化を誘起し、光導波路内に周期的屈折率分布、即ち、光誘起グレーティングを生じさせる。
【００３１】
なお、本参考例では、紫外レーザーとして、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）を用い、パルス繰り返し２０ｐｐｓ、１パルス当りのエネルギー５００ｍＪ／ｐｕｌｓｅ、照射時間は１５分間であった。また、作製された光誘起グレーティングの長さ（Ｌ）は７ｍｍ、反射ブラッグ波長（λ_B）１．５５μｍであった。
【００３２】
図３は、本参考例により作成された光誘起グレーティングを温度４００℃に設定した電気炉内にいれ、熱処理を行った時の反射率（Ｒ）の変化を示すグラフである。
【００３３】
なお、図３では、参考のために、室温（２７℃）で作製した光誘起グレーティングに、熱処理を行った時の反射率（Ｒ）の変化も合わせて図示している。
【００３４】
反射率（Ｒ）は、屈折率変調の深さ（Δｎ_ｍｏｄ）、グレーティング長（Ｌ）、反射ブラッグ波長（λ_Ｂ）、コア部分と光電場の重なりを規定するオバーラップ係数ηを用いると、下記（１）式のように表される。
【００３５】
【数１】
Ｒ＝ｔａｎｈ^２（πＬηΔｎ_ｍｏｄ／λ_Ｂ）・・・・・・・・・・（１）
この反射率（Ｒ）の熱処理に対する安定性は、誘起された屈折率変化の安定性を反映したものとなる。図３から明らかなように、光導波路基板温度４００℃で作製した光誘起グレーティングは、室温で作製した光誘起グレーティングに比べ、熱的に安定であった。
【００３６】
このように、本参考例では、光導波路を４００℃に保った状態で光照射を行うので、誘起される屈折率変化が同時に緩和されることになり、その結果、熱的に安定な屈折率変化を得ることができる。
【００３７】
なお、光導波路基板温度は、必ずしも４００°Ｃである必要はなく、２００℃以上であれば、室温にて光照射を行った場合に生じる屈折率変化よりも、十分、温度安定性に優れている。この場合、同じに進行する緩和過程により、高温にすればするほど所望の屈折率変化を得るための光照射時間は長くなるので、光導波路温度を５００℃以下に設定することにより、所望の屈折率変化量を実用上十分に短い時間内で得ることが可能である。
【００３８】
以上説明したように、本参考例によれば、前記した光導波路近傍に非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）フィルムをパターン化する方法や溝を作製する方法に比べ、作成工程を煩雑にすることなく、簡易に光誘起グレーティングを作成することが可能である。また、「事前熱処理」を行う場合に比べても、作製工程が少なく、簡易に光誘起グレーティングを作成することが可能である。
【００３９】
［実施の形態１］本実施の形態では、アレー光導波路格子（ＡＷＧ）の透過スペクトル特性を微調整する方法を示す。
【００４０】
図４は、本発明の第１の実施の形態の光回路であるアレー光導波路格子光波長合分波器を示す平面図である。
【００４１】
同図において、３０１は入出力光導波路、３０２はスラブ光導波路、３０３はアレー光導波路、３０４はリファレンス光導波路である。なお、図３においては、便宜上、入出力光導波路３０１をそれぞれ、図面上からＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３，…，ＣＨｎと表現する。本実施の形態のアレー光導波路格子光波長合分波器では、ｎ＝８、チャンネル間隔（ある任意の入力光導波路ＣＨ（ｋ）（ｋ＝１，２，…，ｎ）より光を導入したとき、出力光導波路ＣＨ（ｊ）とＣＨ（ｊ＋１）（ｊ＝１，２，…，ｎ−１）の透過波長域の中心波長（λｃｊ）と（λｃｊ＋１）の差）が、約０．８ｎｍであるアレー光導波路格子（ＡＷＧ）を用いた。
【００４２】
図４に示す光回路は、図１に示す方法と同様の方法により作製した。作製後、ダイシングソーにより光導波路端面が露出するように切り出し、光回路の透過スペクトルの測定をＴＥ偏波、ＴＭ偏波それぞれに関して行い、その透過域の中心波長（λ_ＣＴＥ）、（λ_ＣＴＭ）、及びその差（Δλ_Ｃ）の初期特性評価を行った。この透過域の中心波長の差（Δλ_Ｃ）は、本実施の形態の光回路を構成する光導波路の複屈折（Ｂ）とほぼ比例関係を持つ。
【００４３】
図５は、本実施の形態の光回路において、入力光導波路ＣＨ４から光を入射したときに出力光導波路ＣＨ５から射出される出力光の初期透過スペクトルの測定結果の一例を示すグラフである。
【００４４】
図５からわかるように、光導波路が複屈折を有するため、透過波長域は、ＴＭ偏波方向で測定したものが、ＴＥ偏波方向で測定したものに比べ長波長側にシフトしており、この差異は偏波依存性損失（ＰＤＬ）の要因の一つとなる。
【００４５】
図６は、本実施の形態における、アレー光導波路格子（ＡＷＧ）の透過スペクトル特性を微調整する方法を説明するための図である。
【００４６】
初期透過スペクトル特性評価後、光回路４０１を、図６に示すように、ヒーター２０３上に設置する。アレー光導波路３０３部分全体が露出し、その他の部分には光があたらないように金属板からなる遮蔽マスク４０２にて覆いをした。続いて、アレー光導波路３０３部分に均一に光が照射されるように、アライメント（光軸合わせ）を行う。
【００４７】
その後、前記図２に示す方法と同様、ヒーター２０３を用いて、光回路を２９０℃に保った状態で、光導波路の初期複屈折（或いは、透過域の中心波長の差（Δλ_Ｃ））から算出される、透過域の中心波長の差（Δλ_Ｃ）が零となるように特性を補償するための設定時間、紫外光照射を行った。本実施の形態では、その設定時間は６０分間であった。また光源として、ＡｒＦエキシマレーザー（波長λ＝１９３ｎｍ）を用い、その光強度は、２５０ｍＪ／ｃｍ^２／ｐｕｌｓｅ、パルス繰り返し５０ｐｐｓであった。
【００４８】
図７は、光照射を行ったときの、複屈折（Ｂ）変化の照射時間依存性を示すグラフである。
【００４９】
なお、透過域の中心波長の差（Δλ_Ｃ）が０となるまで、光回路４０１の光学特性を、スペクトラムアナライザー２１１でモニターしながら、調整を行うことも可能である。
【００５０】
図８は、本実施の形態の光回路において、入力光導波路ＣＨ４から光を入射したときに出力光導波路ＣＨ５から射出される出力光の光照射後透過スペクトルの測定結果の一例を示すグラフである。
【００５１】
図８からわかるように、光照射を行った結果、ＴＥ偏波、ＴＭ偏波それぞれの透過波長域中心が一致していることが示されている。また、光照射前後において、損失増加はほとんど見られない。
【００５２】
本実施の形態の光回路４０１の透過スペクトル特性の熱的安定性を検証するため、光照射後の光回路４０１を、炉内温度３００℃に設定した電気炉内に入れて熱処理を行い、透過光スペクトルの変化を調べた。
【００５３】
図９は、本実施の形態における、ＴＥ偏波、ＴＭ偏波での透過波長域中心の差（Δλ_Ｃ）から求めた、光導波路の複屈折（Ｂ）の熱処理時間依存性を示すグラフである。
【００５４】
なお、図９では、参考のために、室温（２７℃）に保ちながら、図６に示す方法で同様に光照射を行った光回路の光導波路の複屈折（Ｂ）の熱処理時間依存性も合わせて図示している。
【００５５】
室温で光照射を行った光回路は、複屈折（Ｂ）が、熱処理により緩和し、初期値に近づいているのに対し、本実施の形態の光回路（２９０℃で光照射を行った光回路）の複屈折（Ｂ）には、殆ど緩和が見られず、３００℃の熱処理に対し安定な特性を示している。この結果は、熱的安定性が向上していることを示している。
【００５６】
［実施の形態２］本発明の他の実施の形態では、光回路として前記実施の形態１に示したものと同様なアレー光導波路格子光波長合分波器を用いた。
【００５７】
本実施の形態の光回路は、前記実施の形態１に示したものと同様、以下のようにして制作される。
【００５８】
上部クラッド層形成後、ダイシングソーにより光導波路端面が露出するように切り出し、光回路の透過スペクトルの測定をＴＥ偏波、ＴＭ偏波それぞれに関して行い、その透過域の中心波長（λ_ＣＴＥ）、（λ_ＣＴＭ）、及びその差（Δλ_Ｃ）の初期特性評価を行った。
【００５９】
図１０は、本実施の形態における、アレー光導波路格子（ＡＷＧ）の透過スペクトル特性を微調整する方法を説明するための図である。
【００６０】
初期特性評価後、第１０図に示すように、光回路５０２へのエキシマランプ紫外光の照射が可能な恒温漕（電気炉）５０１に入れ、恒温漕５０１内の雰囲気をＨｅに置換し、炉内温度を２５０℃にした。炉内温度を２５０℃に保つようにした状態で、また、アレー光導波路部分全体が露出し、その他の部分には光があたらないように遮蔽マスク４０２で覆い、エキシマランプ光の照射を行った。本実施の形態において使用したエキシマランプは、波長１７２ｎｍ、照射エネルギー密度１００ｍＷ／ｃｍ^２であった。また、本実施の形態において、光照射時間は２４時間であった。
【００６１】
紫外光照射後、この光回路５０２の熱的安定性を検証するために、２５０℃に炉内温度を設定した恒温漕（電気炉）に光回路５０２をいれて熱処理を行い、透過スペクトルの変化を評価した。
【００６２】
図１１は、本実施の形態における、ＴＥ偏波、ＴＭ偏波での透過波長域中心の差（Δλ_Ｃ）から求めた、光導波路の複屈折（Ｂ）の熱処理時間依存性を示すグラフである。
【００６３】
なお、図１１では、参考のために、室温（２７℃）に保ちながら、図１０に示す方法で同様に光照射を行った光回路の光導波路の複屈折（Ｂ）の熱処理時間依存性も合わせて図示している。
【００６４】
室温で光照射を行った光回路は、複屈折（Ｂ）が熱処理により緩和し、初期値に近づいているのに対し、本実施の形態の光回路（２５０℃で光照射を行った光回路）の複屈折（Ｂ）には、殆ど緩和が見られず、２５０℃の熱処理に対し安定な特性を示している。この結果は、熱的安定性が向上していることを示している。
【００６５】
なお、光照射用光源としては、前記各実施の形態で示したＡｒＦエキシマレーザー光、エキシマランプの他、ＫｒＦエキシマレーザー光（波長２４８ｎｍ）、Ｎｄ^３＋：ＹＡＧレーザー（１０６４ｎｍ）及びその第２次高調波（波長５３２ｎｍ）、第３次高調波（波長３５５ｎｍ）、第４次高調波（波長２６６ｎｍ）、などの高調波、Ａｒイオンレーザー光（主として波長４８８ｎｍ及び５１５ｎｍ）、各種色素レーザー光、Ｔｉ：サファイアレーザー光、アレキサンドライトレーザー光、及びそれらの高調波光など、高強度出力が可能なレーザー光や、可視及び紫外光を発するランプなどの光源を用いることにより、同様の効果を得ることができる。
【００６６】
また、遮蔽マスクの形状により、楔形や三角形状に光が照射されるようにすることにより、より効率的な光回路の光学特性調整が可能となる。
【００６７】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００６８】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
【００６９】
（１）本発明によれば、紫外或いは可視光を石英系光導波路に照射することにより生じる、光誘起屈折率変化の温度安定性を向上させることが可能となる。
【００７０】
（２）本発明によれば、光導波路の屈折率が簡易に調整・制御され、且つ十分な温度安定性を有する光回路、並びにその製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例における、石英系光導波路の作製方法の一例を説明するための図である。
【図２】本発明の参考例である、石英系光導波路に光誘起グレーティング作製する方法を説明するための図である。
【図３】本参考例により作成された光誘起グレーティングを温度４００℃に設定した電気炉内にいれ、熱処理を行った時の反射率（Ｒ）の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施の形態の光回路であるアレー光導波路格子光波長合分波器を示す平面図である。
【図５】本実施の形態１の光回路において、入力光導波路ＣＨ４から光を入射したときに出力光導波路ＣＨ５から射出される出力光の初期透過スペクトルの測定結果の一例を示すグラフである。
【図６】本実施の形態１における、アレー光導波路格子（ＡＷＧ）の透過スペクトル特性を微調整する方法を説明するための図である。
【図７】光照射を行ったときの、複屈折（Ｂ）変化の照射時間依存性を示すグラフである。
【図８】本実施の形態１の光回路において、入力光導波路ＣＨ４から光を入射したときに出力光導波路ＣＨ５から射出される出力光の光照射後透過スペクトルの測定結果の一例を示すグラフである。
【図９】本実施の形態１の光回路における、ＴＥ偏波、ＴＭ偏波での透過波長域中心の差（Δλ_C）から求めた、光導波路の複屈折（Ｂ）の熱処理時間依存性を示すグラフである。
【図１０】本実施の形態２における、アレー光導波路格子（ＡＷＧ）の透過スペクトル特性を微調整する方法を説明するための図である。
【図１１】本実施の形態２における、ＴＥ偏波、ＴＭ偏波での透過波長域中心の差（Δλ_C）から求めた、光導波路の複屈折（Ｂ）の熱処理時間依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０１…シリコン（Ｓｉ）基板、１０２…下部クラッドガラス層、１０３…コアガラス層、１０４…コア、１０５…上部クラッド層、２０１，４０１，５０２…光回路、２０２…フェイズマスク、２０３…ヒーター、２０４…ヒーター用電源、２０５…熱伝対温度計、２０６…ヒーター制御コンピューター、２０７…シングルモード光ファイバ、２０８…シングルモード偏波保持光ファイバ、２０９…偏光子（ポーラライザー）、２１０…白色光源、２１１…スペクトラムアナライザー、３０１…入力／出力光導波路、３０２…スラブ光導波路、３０３…アレー光導波路、３０４…リファレンス光導波路、４０２，５０４…遮蔽マスク、５０１…恒温漕（電気炉）、５０３…エキシマランプ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an optical circuit, and more particularly to a technique which is useful in the fields of optical communication, optical information processing, and optical measurement and is effective when applied to an optical circuit having an optical waveguide disposed on a flat substrate.
[0002]
[Prior art]
Silica-based optical waveguides have low loss, have excellent physical and chemical characteristics in terms of stability and reliability, and have a refractive index almost the same as that of silica-based fibers that are optical communication transmission lines. Therefore, it has characteristics such as good matching with the fiber.
[0003]
In many cases, this quartz optical waveguide is manufactured on a silicon (Si) substrate by a manufacturing process of lower clad film layer deposition → core film layer deposition and core partial patterning → upper clad layer deposition.
[0004]
Research and development on various practically promising optical circuits, such as optical power splitters, wavelength multiplexers / demultiplexers, filters, and switches, using this silica-based optical waveguide have been conducted.
[0005]
In addition, in this quartz-based optical waveguide, the local refractive index change induced by the irradiation of high-intensity laser light of visible, ultraviolet, and various wavelengths adds a new function such as a light-induced grating to an optical circuit. Or as a means for finely adjusting and compensating the characteristics of the optical circuit.
[0006]
For example, a photo-induced grating induces a periodic refractive index distribution in an optical waveguide by irradiating light, and can produce a reflection wavelength filter and an optical circuit having a dispersion compensation function. As described in the following document (a), a light-induced grating is first formed on an optical waveguide manufactured as usual by using a phase mask or an interference exposure optical system on the optical waveguide. Form a periodic light intensity distribution.
(A) Toru Inoue, "Fiber Grating", Laser Research Vol. 23, No. 10, pp. 880-889, 1995
The change in the refractive index in the optical waveguide is such that the greater the intensity of the irradiated light, the greater the change in the refractive index is induced. Therefore, the periodic refractive index distribution can be induced by reflecting the periodic light intensity distribution.
[0007]
This light-induced grating forms a refractive index modulation distribution after the optical waveguide manufacturing process, which makes the optical waveguide manufacturing process more complicated than a relief type grating manufactured using reactive ion etching (RIE) or the like. In addition, since it is a refractive index modulation type grating, it can be relatively easily manufactured with high reflectivity.
[0008]
However, light-induced gratings fabricated on optical waveguides do not have sufficient thermal stability as a practical optical component due to the change in light-induced refractive index. There has been a problem that the range of application is limited due to the displacement of the wavelength and the like.
[0009]
On the other hand, in an optical circuit element utilizing interference that is sensitive to the phase of light, such as a Mach-Zehnder interferometer (MZI) or an arrayed optical waveguide grating (AWG), the phase of light depends on the optical path length, and thus occurs in the fabrication of optical circuits. A minute change in the refractive index, a change in the shape of the optical waveguide, and a strain (stress) applied to the optical waveguide have a great effect on optical circuit element characteristics such as a transmission / blocking wavelength region and an extinction ratio.
[0010]
In particular, in the case of an optical circuit on a silicon (Si) substrate, a strain (stress) is applied to the optical waveguide due to a difference in thermal expansion coefficient between the cladding and core glass layers and the substrate, resulting in birefringence (B), That is, a difference (B = n _TM −n _TE ) between the core refractive index (n _TM ) in the _TM polarization direction and the core refractive index (n _TE ) in the TE polarization direction occurs.
[0011]
In an optical circuit element such as a Mach-Zehnder interferometer (MZI) or an arrayed optical waveguide grating (AWG), the birefringence (B) is a difference between a transmission band (or a stop band) of a wavelength depending on the polarization of light. And consequently causes polarization dependent loss (PDL). In the field of optical communication and the like, it is desired to minimize the polarization dependence of these optical circuits (polarization insensitive).
[0012]
In other words, it is possible to adjust and control the optical element characteristics such as the transmission / blocking area and the extinction ratio of the optical circuit, to improve the performance of the optical circuit and to improve the production yield. There is a need for a technique for locally and easily changing the refractive index of a wave path to correct the optical path length.
[0013]
Heretofore, as a method of locally changing the birefringence (B) of an optical circuit on a silicon (Si) substrate, for example, as described in the following document (b), amorphous silicon (a- A method of adjusting the strain applied to the optical waveguide by patterning a stress applying film such as Si) into an appropriate shape near the optical waveguide or forming a groove near the optical waveguide is disclosed.
(B) M.P. KAWACHI, "Silica Waveguides on Silicon and the Air Application to Integrated-Optical Components, J. Opt. Quantum. Electron. There is a problem that it becomes more complicated.
[0014]
As another method, as described in the following document (c), a method utilizing a photoinduced refractive index change caused by irradiating an optical waveguide with ultraviolet or visible light is disclosed.
(C) M. ABE, et al. , “Photoinduced Birefringence Control in Arrayed-waveguide Grating Multi / Demultiplexer.”, Tech. Dig. MOC / GRIN '93, pp 66-68, (1993).
This method makes it possible to easily control the birefringence of the optical waveguide without complicating the optical circuit manufacturing process, and is a promising method.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the light-induced refractive index change enables simple adjustment and control of the local refractive index of the optical waveguide, makes a light-induced grating in an optical circuit, or changes the optical path length, and Although it is a promising means that can adjust the characteristics of the optical waveguide, there is a problem that the photo-induced refractive index change in the silica-based optical waveguide on the flat substrate has insufficient thermal stability. Was.
[0016]
As a means for improving the temperature stability of the photoinduced refractive index change, as described in the following document (d), by performing "pre-heat treatment" after performing light irradiation, the apparent temperature It has been shown that stability can be improved.
(D) T. Erdogan, V .; Mizrahi, et al. , "Decay of ultraviolette- induced fiber Bragg gratings", J. Am. Appl. Phys. , Vol. 76, pp 73-80 (1994).
However, in the method of performing the “preliminary heat treatment”, the amount of change in the refractive index induced by irradiating light must be changed in advance by incorporating the amount of change in the refractive index relaxed by the “preliminary heat treatment”. In order to finely adjust the birefringence, the controllability is poor, and the number of optical circuit fabrication steps and the fabrication time are increased.
[0017]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to easily adjust the refractive index of an optical waveguide by a light-induced refractive index change in a method of manufacturing an optical circuit. It is to provide a technology that can control and improve the temperature stability.
[0018]
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
[0020]
That is, the present invention provides a method of manufacturing an optical circuit having an optical waveguide, and detects the temperature of the optical waveguide substrate the optical circuit is formed, and holding the temperature at 200 ° C. or higher 500 ° C. or less, the optical circuit The main feature is that a part or all of the optical waveguide is irradiated with light in the visible or ultraviolet region to change the refractive index of the optical waveguide.
Further, in the present invention, the optical waveguide substrate is silicon, and a dopant (for example, GeO ₂ ) sensitive to light in the ultraviolet region is added to the optical waveguide .
In a preferred embodiment of the present invention, the optical waveguide substrate is heated from a side opposite to a surface on which an optical circuit is formed.
[0021]
The refractive index of the TM polarization direction ([Delta] n _TM), using the difference in refractive index of the TE polarization direction ([Delta] n _TE), and adjusting the birefringence of the optical waveguide.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof will be omitted.
[0023]
As a reference example of Reference Example The present invention illustrates a method of making a photo-induced grating in silica-based optical waveguide.
[0024]
In manufacturing the photo-induced grating, a quartz-based optical waveguide was first manufactured, and then the optical waveguide was irradiated with light.
[0025]
FIG. 1 is a view for explaining an example of a method for manufacturing a silica-based optical waveguide in a reference example of the present invention.
[0026]
In this reference example , first, as shown in FIG. 1A, a lower clad layer 102 made of a quartz glass film is formed on a silicon (Si) substrate 101 by a flame hydrolisis deposition (FHD) method. Subsequently, a core glass layer 103 made of a Ge-doped quartz glass film is formed. Next, as shown in FIG. 1B, the core glass layer 103 is processed into a desired pattern by using a technique of photolithography and reactive ion etching (RIE) to form a core layer 104. Thereafter, as shown in FIG. 1 (c), the upper cladding layer 105 made of a silica-based glass film was deposited again by the FHD method, thereby producing a buried rectangular optical waveguide. In this case, about 7 mol% of GeO ₂ is added to the core glass layer 103, and the refractive index is higher than that of the cladding layers (the upper cladding layer 105 and the lower cladding layer 102).
[0027]
FIG. 2 is a view for explaining a method for producing a light-induced grating on a silica-based optical waveguide, which is a reference example of the present invention.
[0028]
An optical circuit 201 having a quartz optical waveguide on a silicon (Si) substrate manufactured by the method shown in FIG. Further, a phase mask 202 for producing a photo-induced grating is disposed on the upper surface of the optical waveguide, and alignment is performed through the phase mask 202 so that the optical waveguide is irradiated with ultraviolet laser light.
[0029]
Thereafter, the temperature of the optical waveguide substrate is detected by the thermocouple thermometer 205, whereby the control computer 206 controls the heater power supply 204 to maintain the temperature of the optical waveguide substrate at 400 ° C. and irradiate light. In this case, the single mode (SM) optical fiber 207 and the single mode (SM) polarization maintaining optical fiber 208 are coupled to the end face of the optical waveguide, and the light from the white light source 210 is polarized by the polarizer (polarizer) 209, The light is incident on the optical waveguide via the holding optical fiber 208, and the light emitted from the optical waveguide is incident on the spectrum analyzer 211 via the SM optical fiber 207, and the light-induced grating is monitored while monitoring the transmission spectrum of the optical waveguide. Produced.
[0030]
Since the ultraviolet laser light is diffracted and interfered by the phase mask 202, a periodic light intensity distribution corresponding to the interference fringes is generated on the optical waveguide. This periodic light intensity distribution induces a change in the refractive index according to the light intensity, and causes a periodic refractive index distribution, that is, a light-induced grating in the optical waveguide.
[0031]
In this reference example , an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) was used as an ultraviolet laser, pulse repetition was 20 pps, energy per pulse was 500 mJ / pulse, and irradiation time was 15 minutes. The length (L) of the produced light-induced grating was 7 mm, and the reflection Bragg wavelength (λ _B ) was 1.55 μm.
[0032]
FIG. 3 is a graph showing a change in reflectance (R) when a photo-induced grating prepared according to the present reference example is placed in an electric furnace set at a temperature of 400 ° C. and subjected to a heat treatment.
[0033]
FIG. 3 also shows, for reference, a change in reflectance (R) when a heat treatment is performed on a light-induced grating manufactured at room temperature (27 ° C.).
[0034]
The reflectivity (R) can be calculated using the depth of the refractive index modulation (Δn _mod ), the grating length (L), the reflection Bragg wavelength (λ _B ), and the overlap coefficient η that defines the overlap between the core and the photoelectric field. It is expressed as in equation (1).
[0035]
(Equation 1)
R = tanh ² (πLηΔn _mod / λ _B ) (1)
The stability of the reflectance (R) to the heat treatment reflects the stability of the induced refractive index change. As is clear from FIG. 3, the light-induced grating fabricated at the optical waveguide substrate temperature of 400 ° C. was thermally more stable than the light-induced grating fabricated at room temperature.
[0036]
As described above, in the present reference example , the light irradiation is performed with the optical waveguide kept at 400 ° C., so that the induced refractive index change is reduced at the same time, and as a result, a thermally stable refractive index is obtained. Change can be obtained.
[0037]
The temperature of the optical waveguide substrate does not necessarily need to be 400 ° C., and if it is 200 ° C. or more, the temperature stability is sufficiently higher than the refractive index change that occurs when light irradiation is performed at room temperature, and the temperature stability is excellent. I have. In this case, the higher the temperature, the longer the light irradiation time for obtaining a desired refractive index change by the relaxation process that proceeds in the same manner. It is possible to obtain the rate change within a sufficiently short time for practical use.
[0038]
As described above, according to the present embodiment , the forming process is more complicated than the method of patterning an amorphous silicon (a-Si) film near the optical waveguide and the method of forming a groove. Therefore, a light-induced grating can be easily created. Also, compared to the case where “preliminary heat treatment” is performed, the number of manufacturing steps is small, and a light-induced grating can be easily formed.
[0039]
[Embodiment 1 ] In this embodiment, a method of finely adjusting the transmission spectrum characteristics of an arrayed optical waveguide grating (AWG) will be described.
[0040]
FIG. 4 is a plan view showing an arrayed optical waveguide grating optical wavelength multiplexer / demultiplexer which is an optical circuit according to the first embodiment of the present invention.
[0041]
In the figure, 301 is an input / output optical waveguide, 302 is a slab optical waveguide, 303 is an array optical waveguide, and 304 is a reference optical waveguide. In FIG. 3, the input and output optical waveguides 301 are expressed as CH1, CH2, CH3,. In the array optical waveguide grating optical wavelength multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment, light is introduced from n = 8 and the channel interval (an arbitrary input optical waveguide CH (k) (k = 1, 2,..., N)). At this time, the difference between the center wavelengths (λcj) and (λcj + 1) of the transmission wavelength ranges of the output optical waveguides CH (j) and CH (j + 1) (j = 1, 2,..., N−1) is about 0.8 nm. An array optical waveguide grating (AWG) was used.
[0042]
The optical circuit shown in FIG. 4 was manufactured by a method similar to the method shown in FIG. After fabrication, the optical waveguide is cut out so that the end face of the optical waveguide is exposed, the transmission spectrum of the optical circuit is measured for each of the TE polarization and the TM polarization, and the center wavelength (λ _CTE ), (λ _CTM ) of the transmission region is measured. , And their difference (Δλ _C ) were evaluated for initial characteristics. The difference (Δλ _C ) between the center wavelengths of the transmission regions has a substantially proportional relationship with the birefringence (B) of the optical waveguide constituting the optical circuit of the present embodiment.
[0043]
FIG. 5 is a graph illustrating an example of a measurement result of an initial transmission spectrum of output light emitted from the output optical waveguide CH5 when light is input from the input optical waveguide CH4 in the optical circuit according to the present embodiment.
[0044]
As can be seen from FIG. 5, since the optical waveguide has birefringence, the transmission wavelength range is shifted to the longer wavelength side when measured in the TM polarization direction as compared with that measured in the TE polarization direction. This difference is one of the factors of the polarization dependent loss (PDL).
[0045]
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of finely adjusting the transmission spectrum characteristic of the arrayed optical waveguide grating (AWG) in the present embodiment.
[0046]
After the evaluation of the initial transmission spectrum characteristics, the optical circuit 401 is installed on the heater 203 as shown in FIG. The entire portion of the array optical waveguide 303 was exposed, and the other portions were covered with a shielding mask 402 made of a metal plate so as not to be exposed to light. Subsequently, alignment (optical axis alignment) is performed so that light is uniformly irradiated to the array optical waveguide 303 portion.
[0047]
Thereafter, in the same manner as in the method shown in FIG. 2, the initial birefringence of the optical waveguide (or the difference in the center wavelength of the transmission region (Δλ _C )) is determined using the heater 203 while maintaining the optical circuit at 290 ° C. Ultraviolet light irradiation was performed for a set time for compensating the characteristics so that the calculated difference (Δλ _C ) between the center wavelengths of the transmission regions becomes zero. In the present embodiment, the set time is 60 minutes. An ArF excimer laser (wavelength λ = 193 nm) was used as a light source, and its light intensity was 250 mJ / cm ² / pulse and pulse repetition was 50 pps.
[0048]
FIG. 7 is a graph showing irradiation time dependency of a change in birefringence (B) when light irradiation is performed.
[0049]
The adjustment can be performed while monitoring the optical characteristics of the optical circuit 401 with the spectrum analyzer 211 until the difference (Δλ _C ) between the center wavelengths of the transmission regions becomes zero.
[0050]
FIG. 8 is a graph showing an example of a measurement result of a post-light irradiation transmission spectrum of output light emitted from the output optical waveguide CH5 when light is incident from the input optical waveguide CH4 in the optical circuit of the present embodiment. .
[0051]
As can be seen from FIG. 8, as a result of the light irradiation, the center of the transmission wavelength region of each of the TE polarization and the TM polarization coincides. Moreover, before and after light irradiation, the loss is hardly increased.
[0052]
In order to verify the thermal stability of the transmission spectrum characteristics of the optical circuit 401 of the present embodiment, the optical circuit 401 after light irradiation is placed in an electric furnace set at a furnace temperature of 300 ° C., and heat-treated. The change in the light spectrum was examined.
[0053]
FIG. 9 is a graph showing the heat treatment time dependency of the birefringence (B) of the optical waveguide obtained from the difference (Δλ _C ) between the centers of the transmission wavelength ranges in TE polarization and TM polarization in the present embodiment. is there.
[0054]
In FIG. 9, for reference, the dependence of the birefringence (B) of the optical waveguide on the heat treatment time of the optical waveguide of the optical circuit similarly irradiated by the method shown in FIG. 6 while maintaining the room temperature (27 ° C.) is also shown. Also shown in FIG.
[0055]
In the optical circuit irradiated with light at room temperature, the birefringence (B) is relaxed by the heat treatment and approaches the initial value, whereas the optical circuit according to the present embodiment (the light irradiated with light at 290 ° C.) The birefringence (B) of the circuit) shows almost no relaxation and shows stable characteristics against heat treatment at 300 ° C. This result indicates that the thermal stability has been improved.
[0056]
[Embodiment 2 ] In another embodiment of the present invention, an arrayed optical waveguide grating optical wavelength multiplexer / demultiplexer similar to that shown in the aforementioned Embodiment 1 was used as an optical circuit.
[0057]
The optical circuit according to the present embodiment is manufactured as follows, as in the case of the first embodiment.
[0058]
After the upper cladding layer is formed, the optical waveguide end face is cut out by a dicing saw so that the transmission spectrum of the optical circuit is measured for each of the TE polarization and the TM polarization, and the center wavelength (λ _CTE ) of the transmission band (λ _CTE ), ( λ _CTM ) and the difference (Δλ _C ) were evaluated for initial characteristics.
[0059]
FIG. 10 is a diagram for explaining a method of finely adjusting the transmission spectrum characteristics of the arrayed optical waveguide grating (AWG) in the present embodiment.
[0060]
After the initial characteristic evaluation, as shown in FIG. 10, the optical circuit 502 was placed in a constant temperature bath (electric furnace) 501 capable of irradiating the excimer lamp ultraviolet light, and the atmosphere in the constant temperature bath 501 was replaced with He. The internal temperature was set to 250 ° C. With the furnace temperature kept at 250 ° C., the entire array optical waveguide portion was exposed, and the other portions were covered with a shielding mask 402 so as not to be exposed to light, and irradiation with excimer lamp light was performed. . The excimer lamp used in this embodiment had a wavelength of 172 nm and an irradiation energy density of 100 mW / cm ² . Further, in the present embodiment, the light irradiation time was 24 hours.
[0061]
After the irradiation with ultraviolet light, in order to verify the thermal stability of the optical circuit 502, the optical circuit 502 was placed in a constant temperature bath (electric furnace) in which the furnace temperature was set to 250 ° C., and heat treatment was performed to change the transmission spectrum. Was evaluated.
[0062]
FIG. 11 is a graph showing the heat treatment time dependency of the birefringence (B) of the optical waveguide obtained from the difference (Δλ _C ) between the centers of the transmission wavelength ranges in TE polarization and TM polarization in the present embodiment. is there.
[0063]
In FIG. 11, for reference, the birefringence (B) of the optical waveguide of the optical circuit similarly irradiated with light by the method shown in FIG. 10 while maintaining the room temperature (27 ° C.) is also dependent on the heat treatment time. Also shown in FIG.
[0064]
In the optical circuit irradiated with light at room temperature, the birefringence (B) is relaxed by the heat treatment and approaches the initial value, whereas the optical circuit according to the present embodiment (the optical circuit irradiated with light at 250 ° C.) The birefringence (B) in ()) shows almost no relaxation and shows stable characteristics against heat treatment at 250 ° C. This result indicates that the thermal stability has been improved.
[0065]
As the light irradiation light source, in addition to the ArF excimer laser light and the excimer lamp described in the above embodiments, a KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm), a Nd ³⁺ : YAG laser (1064 nm), and its second harmonic Waves (wavelength 532 nm), third harmonics (355 nm wavelength), fourth harmonics (266 nm wavelength), etc., Ar ion laser light (mainly 488 nm and 515 nm), various dye laser lights, Ti: A similar effect can be obtained by using a laser light capable of high-intensity output, such as a sapphire laser light, an alexandrite laser light, or a harmonic light thereof, or a light source such as a lamp that emits visible and ultraviolet light.
[0066]
In addition, by irradiating light in a wedge shape or a triangular shape depending on the shape of the shielding mask, it is possible to more efficiently adjust the optical characteristics of the optical circuit.
[0067]
As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and can be variously modified without departing from the gist of the invention. Needless to say,
[0068]
【The invention's effect】
The following is a brief description of an effect obtained by a representative one of the inventions disclosed in the present application.
[0069]
(1) According to the present invention, it is possible to improve the temperature stability of a photoinduced refractive index change caused by irradiating ultraviolet or visible light to a quartz-based optical waveguide.
[0070]
(2) According to the present invention, it is possible to provide an optical circuit in which the refractive index of an optical waveguide is easily adjusted and controlled, and which has sufficient temperature stability, and a method for manufacturing the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining an example of a method for manufacturing a silica-based optical waveguide in a reference example of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining a method for producing a light-induced grating on a silica-based optical waveguide, which is a reference example of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing a change in reflectance (R) when a photo-induced grating prepared according to the present reference example is placed in an electric furnace set at a temperature of 400 ° C. and subjected to a heat treatment.
FIG. 4 is a plan view showing an arrayed optical waveguide grating optical wavelength multiplexer / demultiplexer which is an optical circuit according to the first embodiment of the present invention.
[5] In the optical circuit of the first embodiment, it is a graph showing an example of a measurement result of the initial transmission spectrum of the output light emitted from the output optical waveguide CH5 when light is incident from the input optical waveguide CH4.
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of finely adjusting the transmission spectrum characteristic of the arrayed optical waveguide grating (AWG) according to the first embodiment.
FIG. 7 is a graph showing irradiation time dependency of a change in birefringence (B) when light irradiation is performed.
The optical circuit according to the first 8 embodiment, a graph showing an example of measurement results of the transmission spectrum after irradiation of the output light emitted from the output optical waveguide CH5 when light is incident from the input optical waveguide CH4 is there.
FIG. 9 shows the dependence of the birefringence (B) of the optical waveguide on the heat treatment time obtained from the difference (Δλ _C ) between the centers of the transmission wavelength ranges in the TE polarization and the TM polarization in the optical circuit according to the first embodiment. FIG.
FIG. 10 is a diagram for explaining a method of finely adjusting the transmission spectrum characteristic of an arrayed optical waveguide grating (AWG) according to the second embodiment.
FIG. 11 is a graph showing the heat treatment time dependency of the birefringence (B) of the optical waveguide obtained from the difference (Δλ _C ) between the centers of the transmission wavelength ranges in TE polarization and TM polarization in the second embodiment. It is.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Silicon (Si) board | substrate, 102 ... Lower clad glass layer, 103 ... Core glass layer, 104 ... Core, 105 ... Upper clad layer, 201, 401, 502 ... Optical circuit, 202 ... Phase mask, 203 ... Heater, 204 ... power supply for heater, 205 ... thermocouple thermometer, 206 ... heater control computer, 207 ... single mode optical fiber, 208 ... single mode polarization maintaining optical fiber, 209 ... polarizer (polarizer), 210 ... white light source, 211: spectrum analyzer, 301: input / output optical waveguide, 302: slab optical waveguide, 303: array optical waveguide, 304: reference optical waveguide, 402, 504: shielding mask, 501: constant temperature bath (electric furnace), 503: excimer lamp.

Claims

On the optical waveguide substrate made of silicon, formed of a quartz-based main material, a core portion through which light propagates, and a clad portion formed around the core portion and having a lower refractive index than the core portion. In a method for manufacturing an optical circuit having an optical waveguide doped with a dopant sensitive to light in the ultraviolet region,
The optical waveguide substrate is heated from the side opposite to the surface on which the optical circuit is formed,
Detecting the temperature of the optical waveguide substrate on which the optical circuit is formed, maintaining the temperature at 200 ° C. or more and 500 ° C. or less,
A part or all of the optical waveguide of the optical circuit is irradiated with light in the visible or ultraviolet region to change the refractive index of the optical waveguide ,
A method of manufacturing an optical circuit , comprising: adjusting a birefringence of the optical waveguide by using a difference between a refractive index of the optical waveguide in a TE polarization direction and a refractive index of the optical waveguide in a TM polarization direction .

_{2. The} method according to claim 1, wherein GeO2 is used as a dopant sensitive to light in the ultraviolet region.

3. The method according to claim 1, wherein the optical circuit includes an arrayed optical waveguide grating composed of an optical waveguide.