JP3691823B2 - 光回路装置および光回路装置の制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野等に適用される光回路装置および光回路装置の制御方法に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
光通信等に適用されている光回路装置は、一般に、シリコン基板と、該シリコン基板上にコアとクラッドが形成された光導波路層を有している。前記コアの光導波回路（コアパターン）を様々に設定することにより、様々な機能を有する光回路装置が形成される。
【０００３】
光回路装置の例として、例えば図１３の（ａ）に示すマッハツェンダ光干渉計回路３０を有する光回路装置がある。図１３の（ａ）に示す光回路装置は、コア１の光導波回路が、光の分岐を行う光分岐器２１ａと光の結合を行う光結合器２１ｂと、これらの光分岐器２１ａと光結合器２１ｂを接続する第１の接続光導波路１（１ｅ）と第２の接続光導波路１（１ｆ）を有している。
【０００４】
上記光導波回路であるマッハツェンダ光干渉計回路３０において、光分岐器２１ａまたは光結合器２１ｂは並設された２本のコア１（１ａ、１ｂまたは１ｃ、１ｄ）がそれぞれ近接されて形成されており、また、第１の接続光導波路１（１ｅ）と第２の接続光導波路１（１ｆ）は互いに間隔を介して並設された２本のコア１（１ａ、１ｂ）により形成されている。マッハツェンダ光干渉計回路３０において、光分岐器２１ａと光結合器２１ｂは２×２方向性光結合器である。
【０００５】
また、図１３の（ａ）に示す光回路装置は、マッハツェンダ光干渉計回路３０の第１と第２の接続光導波路１（１ｅ、１ｆ）の少なくとも１本（ここでは２本）に、第１と第２の接続光導波路１（１ｅ、１ｆ）を伝搬する伝搬光の位相を調整する第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂがそれぞれ形成されている。位相調整手段８ａ、８ｂは例えば薄膜ヒータ９ａ、９ｂにより形成されている。なお、４４は薄膜ヒータ９ａ、９ｂへの給電配線（電極）を示す。
【０００６】
第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂが形成されたそれぞれの部位に対応する第１と第２の接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）（以下位相部接続光導波路という）と第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂにより、第１と第２の位相シフタと成している。
【０００７】
位相調整手段８ａ、８ｂである薄膜ヒータ９ａ、９ｂにより位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）の温度が局所的に可変制御されると、この可変制御された側の位相部接続光導波路１（１ｓまたは１ｔ）の屈折率が変化し、変化させた部分のコアの実効屈折率が変化する。これは、石英系ガラス等の屈折率が温度により変化する現象である熱光学効果を利用するものであり、上記効果によって、屈折率が変化したコアを伝搬する光の位相が変化する。このことによって、位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）を伝搬する伝搬光において第１の位相部接続光導波路１ｓと第２の位相部接続光導波路１ｔ間に位相差、すなわち、それぞれＴＥ偏波光における第１の位相部接続光導波路１ｓと第２の接続光導波路１ｔ間の位相差とＴＭ偏波光における第１の位相部接続光導波路１ｓと第２の位相部接続光導波路１ｔ間の位相差が発生することになる。
【０００８】
つまり、上記位相調整手段８ａ、８ｂである薄膜ヒータ９ａ、９ｂの発熱による熱光学効果により、加熱された位相部接続光導波路１（１ｓまたは１ｔ）の実効光導波路長が変化し、実効光導波路長が変化したコアを伝搬する光の位相が変化することで、マッハツェンダ光干渉計回路３０の光透過率を変化させることができる。そのため、図１３の（ａ）に示す光回路装置は、光透過率や光分岐比が可変可能な光導波路型干渉計となり、光可変減衰器や光スイッチ等の機能を得ることができる。
【０００９】
図１３の（ｂ）には、マッハツェンダ光干渉計回路３０と第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂを有する従来の光回路装置の断面構成が、図１３の（ａ）のＡ−Ａ断面図により示されている。図１３の（ｂ）に示すように、シリコン基板７上に石英系ガラスから成るコア１（ここでは位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ））とクラッド２から成る光導波路層３が形成されている。位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）の上側のクラッド２の表面に第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂが形成されている。
【００１０】
上記構成において、第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂの第１と第２の薄膜ヒータ９ａ、９ｂに通電し、第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂの第１と第２の薄膜ヒータ９ａ、９ｂによってクラッド２を介して第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）を加熱すると、前記熱光学効果により第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）の実効屈折率が大きくなる。そして、第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）の実効的な光路長が変化し、伝搬光の位相、すなわち、それぞれＴＥ偏波光の位相とＴＭ偏波光の位相が変化する。
【００１１】
なお、石英系ガラスの屈折率の温度係数ｄｎ／ｄＴは、１０−５（１／℃）程度なので、例えば５ｍｍの長さにわたって第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）の温度を２０℃上昇させると、実効的な光路長が１μｍ程度変化する。
【００１２】
しかしながら、上記熱光学効果を利用した位相シフタでは、下記のような問題があった。すなわち、加熱によって光導波路層３に生じる新たな異方性の内部応力により、位相シフタの位相部接続光導波路の複屈折率が増大し、位相部接続光導波路を伝搬する光の伝搬特性（光減衰量）の偏波依存性、すなわち偏波依存損失（ＰＤＬ）が大きくなるといった問題があった。
【００１３】
上記問題点を図面を参照してさらに詳しく説明する。図１４の（ａ）は図１３の（ａ）に示すような位相シフタを用いたマッハツェンダ光干渉計回路３０を有する従来の構成の光回路装置であるマッハツェンダ光干渉計型可変光減衰器において、第１と第２の薄膜ヒータ９ａ、９ｂへ無通電の状態における第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の接続光導波路１（１ｔ）を伝搬したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相を示す模式図である。
【００１４】
図１４の（ａ）の特性線ａは第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）を伝搬したＴＥ偏波光の位相φＴＥ１と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を伝搬したＴＥ偏波光の位相φＴＥ２を示している。また、特性線ｂは第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を伝搬するＴＭ偏波光のそれぞれの位相φＴＭ１とφＴＭ２を示している。
【００１５】
一般に、クラッド内にコアを埋め込んだ埋め込み型光導波路においては、シリコン基板７と光導波路層３との熱膨張率差等に起因する異方性の応力による複屈折率が存在するため、図１４の（ａ）の特性線ａとｂからわかるように、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を伝搬したＴＥ偏波光の位相φＴＥ１及びφＴＥ２と第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を伝搬したＴＭ偏波光の位相φＴＭ１及びφＴＭ２とは互いに異なっている。
【００１６】
しかし、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）に存在する複屈折率は等しいゆえ、図１４の（ａ）の特性線ａからわかるように第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）を伝搬したＴＥ偏波光の位相φＴＥ１と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を伝搬したＴＥ偏波光の位相φＴＥ２とは等しく、また同様に、特性線ｂからわかるように第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を伝搬したＴＭ偏波光の位相φＴＭ１とφＴＭ２も等しくなる。
【００１７】
したがって、ＴＥ偏波光とＴＭ偏波光における第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）間のＴＥ偏波光の位相差ΔφＴＥ（位相φＴＥ１とφＴＥ２の差）、ＴＭ偏波光の位相差ΔφＴＭ（位相φＴＭ１とφＴＭ２の差）はそれぞれゼロとなり（位相差が発生せず）、光減衰量が発生しない。したがって、それぞれの位相差によって生じる光減衰量の偏波依存性（偏波依存損失）も存在しない。
【００１８】
光減衰量を発生させ、光減衰器として機能させるためには、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）間に温度差を与えることにより、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）間に位相差（ＴＥ偏波光の位相差とＴＭ偏波光の位相差）を発生させる必要がある。
【００１９】
そこで、以下に第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）のみを第１の薄膜ヒータ９ａで加熱することにより、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）間に位相差を発生させる場合を説明する。
【００２０】
図１４の（ｂ）は、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）のみを第１の薄膜ヒータ９ａで加熱した際のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相を説明する説明図である。第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）は加熱されないため、第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）の位相φＴＥ２とφＴＭ２を示す図１２の（ｂ）の特性線ａとｂは、図１４の（ａ）に示す特性線ａとｂとそれぞれ同一である。
【００２１】
図１３に示すような従来の構成の位相シフタにおいて、第１の薄膜ヒータ９ａで加熱をおこなうと、基板に垂直な方向は導波路層の熱膨張による応力が十分に解放され、基板に水平な方向は導波路層の熱膨張による応力が十分に解放されないため、異方性の内部応力が新たに発生し、この異方性の応力により複屈折率がさらに増大する。
【００２２】
そのため、図１４の（ｂ）に示すように加熱された第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）のＴＥ偏波光の位相φＴＥ１は特性線ａから特性線ｃの位置に変化する。また、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）のＴＭ偏波光の位相φＴＭ１は特性線ｂから特性線ｄの位置に変化する。
【００２３】
そして、加熱された第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）におけるＴＥ偏波光の位相φＴＥ１とＴＭ偏波光の位相φＴＭ１の差ΔφＴＥ１−ＴＭ１（φＴＥ１とφＴＭ１の差、この場合は特性線ｄとｃの差で、以下偏波差という）は、加熱されない第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）におけるＴＥ偏波光の位相φＴＥ２とＴＭ偏波光の位相φＴＭ２の偏波差ΔφＴＥ２−ＴＭ２（この場合は特性線ｂとａの差）より大きくなる。
【００２４】
したがって、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を伝搬したＴＥ偏波光のそれぞれの位相φＴＥ１とφＴＥ２の位相差ΔφＴＥ（φＴＥ１とφＴＥ２の差、すなわち図１４の（ｂ）中の特性線ｃとａの差）とＴＭ偏波光のそれぞれの位相φＴＭ１とφＴＭ２の位相差ΔφＴＭ（φＴＭ１とφＴＭ２の差、すなわち図１４の（ｂ）中の特性線ｄとｂの差）が互いに異なる。位相差の発生により光減衰量が生じるが、この異なる位相差によりＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の光減衰量が互いに異なることになり、したがって、前記異なる位相差により決まる光減衰量の偏波依存性（偏波依存損失）が生じてしまうことになる。
【００２５】
そこで、上記問題を解決するために、つまり、上記伝搬光の伝搬特性（光減衰量）の偏波依存性を解消する構成として、例えば図１５に示すような構成の光回路装置が提案されている（例えば非特許文献参照）。
【００２６】
図１５の（ａ）は、上記提案の光回路装置としての熱光学可変光減衰器を説明する説明図である。図１５の（ｂ）は、図１５の（ａ）のＡ−Ａ断面で切断された構成により示されている断面図である。なお、この提案例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略または簡略化する。
【００２７】
この提案例の光回路装置は、図１３の（ａ）に示した光導波回路と第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂを有し、かつ、図１５の（ｂ）に示したような断面構成を有する。図１５の（ｂ）に示す断面構成は、位相調整手段８ａ、８ｂの両側の位相調整手段に沿った領域の光導波路層３が除去されて光導波路層除去部５が形成されている。そして、この光導波路層除去部５が応力解放溝と成すことで、基板と水平方向の応力を解放し、基板と垂直方向と水平方向の応力の異方性を解消することにより前記複屈折率の低減が図られている。
【００２８】
なお、光導波路層除去部５は第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）と間隔を介して形成されており、図１５の（ｂ）に示すように第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）の存在する光導波路層３ａと光導波路層３ｂの幅は等しく形成されている。
【００２９】
図１６の（ａ）は、第１の位相調整手段８ａである第１の薄膜ヒータ９ａと第２の位相調整手段８ｂである第２の薄膜ヒータ９ｂのいずれにも通電しない状態における第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を伝搬したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相を表す模式図である。
【００３０】
図１６の（ａ）からわかるように、光導波路層（つまり光導波路）の異方性の応力が解放されて、複屈折率が小さくなっているため、第１の位相部接続光導波路を伝搬したＴＥ偏波光の位相とＴＭ偏波光の位相の偏波差ΔφＴＥ１−ＴＭ１（図１６の（ａ）の特性線ｂと特性線ａとの差）と第２の位相部接続光導波路を伝搬したＴＥ偏波光の位相とＴＭ偏波光の位相の偏波差ΔφＴＥ２−ＴＭ２（図１６の（ａ）の特性線ｂと特性線ａとの差）が、図１３に示す従来の光回路装置の第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を伝搬したＴＥ偏波の位相とＴＭ偏波の位相のそれぞれの偏波差ΔφＴＥ１−ＴＭ１、ΔφＴＥ２−ＴＭ２（図１４の（ａ）中の特性線ｂと特性線ａとの差）より小さくなる。
【００３１】
なお、第１の位相部接続導波路と第２の位相部接続導波路に存在する複屈折率は低減されてはいるものの等しいゆえ、図１６の（ａ）の特性線ａとｂからわかるように第１の位相部接続導波路を伝搬したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相φＴＥ１とφＴＭ１の偏波差ΔφＴＥ１−ＴＭ１は第２の位相部接続導波路を伝搬したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相φＴＥ２とφＴＭ２の偏波差ΔφＴＥ２−ＴＭ２に等しい。
【００３２】
図１６の（ｂ）は、第１の位相調整手段である第１の薄膜ヒータに通電し、第２の位相調整手段である第２の薄膜ヒータには通電しない状態における第１の位相部接続光導波路と第２の位相部接続光導波路を伝搬したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相を表す模式図である。
【００３３】
第１の位相調整手段である第１の薄膜ヒータに通電し、第１の位相部接続光導波路を加熱した際の熱膨張による異方性の応力も低減されるために、図１６の（ｂ）に示すように加熱された第１の位相部接続光導波路のＴＥ偏波光の位相φＴＥ１は特性線ａから特性線ｃの位置に変化する。また、第１の位相部接続光導波路のＴＭ偏波光の位相φＴＭ１は特性線ｂから特性線ｄの位置に変化する。
【００３４】
図１６の（ｂ）からわかるように、加熱により生じる第１の位相部接続光導波路を伝搬したＴＥ偏波光の位相とＴＭ偏波光の位相の偏波差ΔφＴＥ１−ＴＭ１（図１６の（ｂ）の特性線ｄとｃの差）は、図１３に示される従来の光可変減衰器である光回路装置の第１の位相部接続光導波路を伝搬したＴＥ偏波光の位相とＴＭ偏波光の位相の偏波差ΔφＴＥ１−ＴＭ１（図１４の（ｂ）の特性線ｄとｃの差）より小さくなる。
【００３５】
したがって、第１と第２の位相部接続光導波路間のＴＥ偏波光の位相差ΔφＴＥ（図１６の（ｂ）の特性線ｃとａの差）とＴＭ偏波光の位相差ΔφＴＭ（図１６の（ｂ）の特性線ｄとｂの差）との差は、図１３に示す従来の光可変減衰器である光回路装置の第１と第２の位相部接続光導波路間のＴＥ偏波光の位相差ΔφＴＥ（図１４の（ｂ）の特性線ｃとａの差）とＴＭ偏波光の位相差ΔφＴＭ（図１４の（ｂ）の特性線ｄとｂの差）との差に比較してより小さくなる。
【００３６】
複屈折率の低減を図った提案例の図１５に示す熱光学可変光減衰器の光回路装置の第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）を伝搬する伝搬光の第１と第２の位相部接続光導波路間のＴＥ偏波光の位相差ΔφＴＥ（図１６の（ｂ）の特性線ｃとａの差）と第１と第２の位相部接続光導波路間のＴＭ偏波光の位相差ΔφＴＭ（図１６の（ｂ）の特性線ｄとｂの差）は近い値となる。そのため、ＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相差によって決まる光減衰量の偏波依存性（偏波依存損失）も低減される。
【００３７】
【非特許文献】
橋詰ら著、「ＰＬＣ型可変光減衰器の低ＰＤＬ化」２００１年電子情報通信学会総合大会Ｃ−３−６４
【００３８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように、光回路装置としての熱光学可変光減衰器において、図１５に示すような構成が、上記光の伝搬特性（光減衰量）の偏波依存性の低減化（偏波依存損失の低減化、すなわち低ＰＤＬ化）として提案されているが、この構成では偏波依存性の低減化が不十分であった。
【００３９】
つまり、図１５に示される構成は、図１５の（ｂ）に示すように、第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）が存在する光導波路層３ａと３ｂの幅は等しく形成されるように光導波路層除去部５が設けられており、複屈折率の低減が図られている。
【００４０】
また、前記光導波路層３ａ、３ｂの幅により発生する複屈折率が決定されるため、複屈折率を完全にゼロとするためには前記光導波路層３ａと３ｂの幅を極めて高精度に制御する必要がある。
【００４１】
しかしながら、一般に約５０μｍ以上の厚さを有する光導波路層３を高精度に完全に除去する光導波路除去部を形成する必要があるため、実際には製造プロセスのばらつきによる溝幅、溝形状がばらつき、その結果、前記光導波路層３（３ａ、３ｂ）の幅がばらつくことにより複屈折率が変動してしまい、複屈折率を完全にゼロにすることは困難であった。また、第１と第２の位相部接続光導波路１ｓ、１ｔの存在する光導波路層３ａと３ｂの複屈折率は同一で低複屈折率となるが、上記のばらつきにより安定した低複屈折率を得ることが困難で、そのため、光減衰量の偏波依存性の低減化を安定して得ることが困難であった。
【００４２】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、光減衰量の偏波依存性（偏波依存損失）を解消する光回路装置および光回路装置の制御方法を提供することにある。
【００４３】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明の光回路装置は、基板と、該基板上にコアとクラッドが形成された光導波路層を有し、前記コアの光導波回路は光の分岐を行う光分岐器と光の結合を行う光結合器と、これらの光分岐器と光結合器を接続する第１の接続光導波路と第２の接続光導波路を有し、該第１と第２の接続光導波路にはそれぞれ伝搬光の位相を熱光学効果によって可変可能な第１と第２の位相調整手段が設けられた光回路装置において、前記第１と第２の位相調整手段の位相調整を行った際の位相調整量に対する第１の位相調整手段の位相の偏波差の変化率と第２の位相調整手段の位相の偏波差の変化率とが互いに異なるように形成されており、
第２の接続光導波路には第１の位相調整手段と同一構造のダミーとしての第１のダミー位相調整手段が形成されており、かつ第１の位相調整手段と間隔を介した領域が前記接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層が除去された光導波路層除去部と同一構造の該光導波路層除去部が第１のダミー位相調整手段の形成部位を挟む両側の光導波路層に形成されており、第２の位相調整手段は第１のダミー位相調整手段と間隔を介して接続されており、第１の接続光導波路には第２の位相調整手段と同一構造のダミーとしての第２のダミー位相調整手段が形成されており、かつ第２の位相調整手段と間隔を介した領域が第２の位相調整手段の長手方向に沿って光導波路層が除去された光導波路層除去部と同一構造の該光導波路層除去部が第２のダミー位相調整手段の形成部位を挟む両側の光導波路層に形成されており、第１の位相調整手段は第２のダミー位相調整手段と間隔を介して接続されており、
第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第１の接続光導波路を伝搬した後のＴＥ偏波光の位相と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第２の接続光導波路を伝搬した後のＴＥ偏波光の位相間の位相差と第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第１の接続光導波路を伝搬した後のＴＭ偏波光の位相と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第２の接続光導波路を伝搬した後のＴＭ偏波光の位相間の位相差とが互いに等しくなるように位相調整手段を調節する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００４４】
また、第２の発明の光回路装置は、基板と、該基板上にコアとクラッドが形成された光導波路層を有し、前記コアの光導波回路は光の分岐を行う光分岐器と光の結合を行う光結合器と、これらの光分岐器と光結合器を接続する第１の接続光導波路と第２の接続光導波路を有し、該第１と第２の接続光導波路にはそれぞれ伝搬光の位相を熱光学効果によって可変可能な第１と第２の位相調整手段が設けられた光回路装置において、前記第１と第２の位相調整手段の位相調整を行った際の位相調整量に対する第１の接続光導波路の複屈折率の変化率と第２の接続光導波路の複屈折率の変化率とが互いに異なるように形成されており、
第２の接続光導波路には第１の位相調整手段と同一構造のダミーとしての第１のダミー位相調整手段が形成されており、かつ第１の位相調整手段と間隔を介した領域が前記接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層が除去された光導波路層除去部と同一構造の該光導波路層除去部が第１のダミー位相調整手段の形成部位を挟む両側の光導波路層に形成されており、第２の位相調整手段は第１のダミー位相調整手段と間隔を介して接続されており、第１の接続光導波路には第２の位相調整手段と同一構造のダミーとしての第２のダミー位相調整手段が形成されており、かつ第２の位相調整手段と間隔を介した領域が第２の位相調整手段の長手方向に沿って光導波路層が除去された光導波路層除去部と同一構造の該光導波路層除去部が第２のダミー位相調整手段の形成部位を挟む両側の光導波路層に形成されており、第１の位相調整手段は第２のダミー位相調整手段と間隔を介して接続されており、
第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第１の接続光導波路を伝搬した後のＴＥ偏波光の位相と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第２の接続光導波路を伝搬した後のＴＥ偏波光の位相間の位相差と第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第１の接続光導波路を伝搬した後のＴＭ偏波光の位相と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第２の接続光導波路を伝搬した後のＴＭ偏波光の位相間の位相差とが互いに等しくなるように位相調整手段を調節する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００４５】
さらに、第３の発明の光回路装置は、上記第１の発明または第２の発明に加え、第１の接続光導波路の複屈折率と第２の接続光導波路の複屈折率とが互いに異なるように形成されている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００４６】
さらに、第４の発明の光回路装置は、上記第１の発明または第２の発明または第３の発明に加え、第１または第２の位相調整手段の形成部位の近傍には第１と第２の複屈折率制御手段の少なくとも一方が形成されている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００４７】
さらに、第５の発明の光回路装置は、上記第４の発明に加え、第１と第２の複屈折率制御手段は第１と第２の位相調整手段の形成部位の光導波路に付与されている応力を解放する第１と第２の応力解放手段とした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００４８】
さらに、第６の発明の光回路装置は、上記第５の発明に加え、第１と第２の応力解放手段は、第１と第２の位相調整手段の少なくとも一方の形成部位を挟む両側の光導波路層が接続光導波路と間隔を介した領域が前記接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層表面から基板表面に向かって除去されて光導波路層除去部と成し、該光導波路層除去部と並設されている前記第１と第２の接続光導波路を含む第１の光導波路層の幅と第２の光導波路層の幅が互いに異なるように形成した構成をもって課題を解決する手段としている。
【００４９】
さらに、第７の発明の光回路装置は、上記第６の発明に加え、光導波路層除去部は、光導波路層表面から基板表面に至るまで除去されているように形成した構成をもって課題を解決する手段としている。
【００５０】
さらに、第８の発明の光回路装置は、上記第５または第７の発明に加え、第１と第２の応力解放手段は、第１と第２の位相調整手段の少なくとも一方の形成部位を挟む両側の光導波路層が接続光導波路と間隔を介した領域が前記接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層表面から基板表面に至るまで除去されて光導波路層除去部と成し、該光導波路層除去部の下部に対向する基板表面部位に基板を除去した基板除去部が設けられており、前記光導波路層除去部と並設されている前記第１と第２の接続光導波路を含む第１の光導波路層の幅と第２の光導波路層の幅が互いに異なるように形成した構成をもって課題を解決する手段としている。
【００５１】
さらに、第９の発明の光回路装置は、上記第８の発明に加え、基板除去部は、光導波路層除去部の下部に対向する全領域を包含するシリコン基板表面部位に断面矩形状の凹部が設けられているように形成した構成をもって課題を解決する手段としている。
【００５３】
さらに、第１０の発明の光回路装置は、上記第１乃至第９のいずれか一つの発明に加え、光導波路は石英系ガラスにより形成されている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００５４】
さらに、第１１の発明の光回路装置は、上記第１乃至第１０のいずれか一つの発明に加え、基板はシリコン基板とした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００５５】
さらに、第１２の発明の光回路装置は、上記第１乃至第１１のいずれか一つの発明に加え、第１と第２の位相調整手段はそれぞれ第１と第２の薄膜ヒータとした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００５６】
さらに、第１３の発明の光回路装置は、上記第１２の発明に加え、第１と第２の薄膜ヒータにはそれぞれ給電するための第１と第２の給電配線が接続されており、該第１と第２の給電配線は一つの給電電源に並列接続されており、第１の給電配線と第１の薄膜ヒータのそれぞれの抵抗値の和と第２の給電配線と第２の薄膜ヒータのそれぞれの抵抗値の和が等しい構成をもって課題を解決する手段としている。
【００５７】
さらに、第１４の発明の光回路装置は、上記第１３の発明に加え、第１と第２の給電電源の少なくとも一方には抵抗器が接続されている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００５８】
さらに、第１５の発明の光回路装置は、上記第１乃至第１４のいずれか一つの発明に加え、位相調整手段の位相を調整することにより少なくとも１つの設定波長光の強度を可変する光可変減衰制御部を設けて、光可変減衰器とした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００５９】
さらに、第１６の発明の光回路装置は、上記１乃至１４のいずれか一つの発明に加え、位相調整手段の位相を調整することにより少なくとも１つの設定波長光の出力を可変する光スイッチ制御部を設けて、光スイッチとした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００６０】
さらに、第１７の発明の光回路装置の制御方法は、上記１乃至１６のいずれか一つの発明の光回路装置の制御方法であって、第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第１の接続光導波路を伝搬した後のＴＥ偏波光の位相と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第２の接続光導波路を伝搬した後のＴＥ偏波光の位相間の位相差と第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第１の接続光導波路を伝搬した後のＴＭ偏波光の位相と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第２の接続光導波路を伝搬した後のＴＭ偏波光の位相間の位相差とが互いに等しくなるように位相調整手段を調節する構成をもって問題を解決する手段としている。
【００６１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例あるいは提案例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略または簡略化する。
【００６２】
第１実施形態例の光回路装置は、図１の（ａ）に示す光導波回路である平面導波路構成を有するマッハツェンダ光干渉計回路３０を有し、マッハツェンダ光干渉計回路３０は、光分岐器２１ａと光結合器２１ｂと、これらの光分岐器２１ａと光結合器２１ｂを接続する第１の接続光導波路１（１ｅ）と第２の接続光導波路１（１ｆ）から構成されている。第１の接続光導波路１（１ｅ）と第２の接続光導波路１（１ｆ）の一部、すなわち、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）にそれぞれ第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂが形成されており、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第１の位相調整手段８ａとで第１の位相シフタと成し、第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）と第２の位相調整手段８ｂとで第２の位相シフタと成している。
【００６３】
また、第１実施形態例の光回路装置は、図１の（ｂ）に示す断面構成を有している。なお、図１の（ｂ）は図１の（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１の（ｂ）に示すように、第１実施形態例の光回路装置は、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）に沿って第１の位相調整手段８ａを形成し、この第１の位相調整手段８ａの両側に光導波路除去部５を形成して応力解放溝と成し、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）の異方性の応力を低減化している。
【００６４】
上記のように形成することにより、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）の複屈折率Ｂ１と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）の複屈折率Ｂ２とは互いに異なることになる。つまり、第１の位相調整手段８ａの位相調整量に対する複屈折率の変化率ｄＢ１／ｄφと第２の位相調整手段８ｂの位相調整量に対する複屈折率の変化率ｄＢ２／ｄφとが互いに異なることになる。
【００６５】
第１実施形態例の光回路装置において、第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂには、第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂの位相を制御することにより少なくとも１つの設定波長光の強度を可変する光可変減衰制御部（図示せず）が接続されており、第１実施形態例の光回路装置は光可変減衰器と成している。
【００６６】
第１実施形態例は以上のように構成されており、第１実施形態例の構成を決定するにあたり、本発明者は、図１３に示す従来の構成の位相シフタを用いたマッハツェンダ光干渉計回路３０を有する光回路装置であるマッハツェンダ光干渉計型光可変減衰器における偏波依存性損失の低減化についての検討を行った。また、図１５に示す提案例のマッハツェンダ光干渉計回路３０であるマッハツェンダ光干渉計型光可変減衰器における偏波依存性損失の低減化についての検討も行った。
【００６７】
まず、図１３に示す従来の構成の位相シフタを用いたマッハツェンダ光干渉計回路３０を有するマッハツェンダ光干渉計型光可変減衰器における偏波依存性損失の低減化についての検討を行った。
【００６８】
すなわち、第１の位相調整手段８ａである第１の薄膜ヒータ９ａだけではなく第２の位相調整手段８ｂである第２の薄膜ヒータ９ｂにも電力供給し、第２の薄膜ヒータ９ｂにより第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を加熱することにより、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）で発生したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相の偏波差ΔφＴＥ１−ＴＭ１（図１４の（ｂ）の特性線ｄとｃの差）と等しい量の位相の偏波差ΔφＴＥ２−ＴＭ２を第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）にも発生させることにより、ＴＥ偏波光における第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）の位相と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）の位相の位相差ΔφＴＥとＴＭ偏波光における第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）の位相と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）の位相の位相差ΔφＴＭとを等しくできると考えた。
【００６９】
しかしながら、図１３の（ａ）に示すような従来の位相シフタを用いたマッハツェンダー光干渉計型光可変減衰器においては、第１の位相シフタと第２の位相シフタの構造は同一であるため、上記のように第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）で発生したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相の偏波差ΔφＴＥ１−ＴＭ１と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）で発生したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相の偏波差ΔφＴＥ２−ＴＭ２を等しくなるように第１と第２の薄膜ヒータ９ａ、９ｂに電力供給をおこなうと、図１４の（ｃ）に示すように、第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）を伝搬したＴＥ偏波光の位相φＴＥ１とφＴＥ２、およびＴＥ偏波光の位相φＴＭ１とφＴＭ２も互いに等しくなり、第１と第２の位相部接続光導波路間のそれぞれの偏波光の位相差ΔφＴＥおよびΔφＴＭがともにゼロとなってしまい、光減衰量が得られないためマッハツェンダー光干渉計型光可変減衰器としての機能を果たさなくなってしまう。
【００７０】
つぎに、図１５に示す提案例のマッハツェンダ光干渉計回路３０を有するマッハツェンダ光干渉計型光可変減衰器における偏波依存性損失の低減化についての検討を行った。
【００７１】
すなわち、第１の位相調整手段８ａである第１の薄膜ヒータ９ａだけではなく第２の位相調整手段８ｂである第２の薄膜ヒータ９ｂにも電力供給し、第２の薄膜ヒータ９ｂにより第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を加熱することにより、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）で発生したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相の偏波差ΔφＴＥ１−ＴＭ１（図１６の（ｂ）の特性線ｄとｃの差）と等しい量の位相の偏波差ΔφＴＥ２−ＴＭ２を第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）にも発生させることにより、ＴＥ偏波光における第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）の位相と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）の位相の位相差ΔφＴＥとＴＭ偏波光における第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）の位相と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）の位相の位相差ΔφＴＭとを等しくできると考えた。
【００７２】
しかしながら、図１５の（ａ）に示すような提案例のマッハツェンダー光干渉計型光可変減衰器においては、第１の位相シフタと第２の位相シフタの構造は同一であるため、上記のように第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）で発生したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相の偏波差ΔφＴＥ１−ＴＭ１と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）で発生したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相の偏波差ΔφＴＥ２−ＴＭ２を等しくなるように第１と第２の薄膜ヒータ９ａ、９ｂに電力供給をおこなうと、図１６の（ｃ）に示すように、第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）を伝搬するＴＥ偏波光の位相φＴＥ１とφＴＥ２、およびＴＭ偏波光の位相φＴＭ１とφＴＭ２も互いに等しくなり、第１と第２の位相部接続光導波路間のそれぞれの偏波光の位相差ΔφＴＥおよびΔφＴＭがともにゼロとなってしまい、光減衰量が得られないためマッハツェンダー光干渉計型光可変減衰器としての機能を果たさなくなってしまう。
【００７３】
そこで、本発明者は、以上のような検討結果から、光減衰器として機能し、かつ、光減衰量の偏波依存性を解消するためには、第１と第２の位相部接続光導波路を伝搬した伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光それぞれの位相の偏波差が等しく（φＴＥ−ＴＭ＝φＴＥ１−ＴＭ１＝φＴＥ２−ＴＭ２）なるように、すなわち第１と第２の位相部接続光導波路を伝搬した伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光それぞれの位相の位相差が等しく（ΔφＴＥ＝ΔφＴＭ＝ΔφＴＥ１−ＴＥ２＝ΔφＴＭ１−ＴＭ２）なるように、すなわち第１と第２の位相部接続光導波路の複屈折率が等しく（Ｂ１＝Ｂ２）なるように第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂの位相調整をおこなった際の第１の位相部接続光導波路の位相φ１と第２の位相部接続光導波路の位相φ２とが互いに異なるような構成とすれば良いことを見いだした。
【００７４】
そのためには、第１の位相調整手段による位相調整量に対する第１の位相調整手段の位相の偏波差φＴＥ１−ＴＭ１の変化率ｄφＴＥ１−ＴＭ１／ｄφと第２の位相調整手段による位相調整量に対する第２の位相調整手段の位相の偏波差φＴＥ２−ＴＭ２の変化率ｄφＴＥ２−ＴＭ２／ｄφとが互いに異なればよい。
【００７５】
位相調整手段の位相の偏波差の変化率は、位相調整手段形成部位の位相部接続光導波路の複屈折率の変化率によって決まるため、第１の位相調整手段の位相の偏波差の変化率と第２の位相調整手段の位相の偏波差の変化率を異ならせるためには、第１の位相調整手段による位相調整量に対する第１の位相調整手段形成部位の第１の位相部接続導波路の複屈折率Ｂ１の変化率ｄＢ１／ｄφと第２の位相調整手段による位相調整量に対する第２の位相調整手段形成部位の第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）の複屈折率Ｂ２の変化率ｄＢ２／ｄφとが互いに異なればよい。
【００７６】
また、第１と第２の位相調整手段形成部位の複屈折率の変化率を異ならせるためには、複屈折率の発生原因である第１と第２の位相調整手段形成部位のそれぞれの光導波路層の異方性の応力が互いに異なれば良い。つまり、第１と第２の位相調整手段形成部位のそれぞれの光導波路層（すなわち、第１と第２の位相部接続光導波路）の複屈折率が互いに異なれば良い。
【００７７】
本発明者は、以上の検討結果、上記のような特性を実現するためには、例えば、第１と第２の位相調整手段の少なくとも一方の形成部位を挟む両側の光導波路層が位相部接続光導波路と間隔を介した領域が前記位相部接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層表面から基板表面に至るまで除去されて応力解放溝と成し、該応力解放溝と並設されている前記第１と第２の位相部接続光導波路を含む第１の光導波路層の幅と第２の光導波路層の幅が互いに異なるように形成する構成にすれば良いことを見いだし、上記構成の本第１実施形態例の光回路装置を提案することにした。
【００７８】
つまり、本発明者は、まず、第１の位相調整手段８ａの形成部位の両側に光導波路除去部５を形成して応力解放溝と成し、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）の異方性の応力を低減化し、第２の位相調整手段８ｂ形成部位の両側には光導波路除去部を形成しない構成とし、第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）の異方性の応力の低減をしないように形成した。
【００７９】
この構成により、光減衰量の偏波依存性を解消できることを以下に説明する。まず、第１と第２の薄膜ヒータに電力供給しない状態における第１と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光の各位相を図３の（ａ）に示す。図３の（ａ）中、特性線ａ１とｂ１はそれぞれ第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相であり、特性線ａ２とｂ２はそれぞれ第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相である。
【００８０】
第２の接続光導波路の異方性の応力を低減せず、第１の接続光導波路の異方性の応力を低減しているため、図３の（ａ）からわかるように、第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相の偏波差φＴＥ１−ＴＭ１（特性線ｂ１とａ１の差）は第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相の偏波差φＴＥ２−ＴＭ２（特性線ｂ２とａ２の差）より小さくなっている。
【００８１】
つぎに、第１の薄膜ヒータに電力供給すると、第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相が増大し、と同時に位相の偏波差φＴＥ１−ＴＭ１も少しずつ増大する。ある電力供給量の時点で、第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相の偏波差φＴＥ１−ＴＭ１が第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相の偏波差φＴＥ２−ＴＭ２と等しくなる。
【００８２】
図３の（ｂ）は第１と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相の偏波差が等しくなるように第１の薄膜ヒータに電力供給した際の各位相の状態を説明する模式図である。図３の（ｂ）中、特性線ａ１’とｂ１’は第１と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相の偏波差が等しくなるように第１の薄膜ヒータに電力供給した際の第１接続光導波路を伝搬する伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相を示す。なお、特性線ａ２とｂ２は第２接続光導波路を伝搬する伝搬光のＴＥ偏波光ＴＭ偏波光の位相を示しており、図３の（ａ）の特性線ａ２とｂ２と同一位置にある。
【００８３】
図３の（ｂ）は、第１と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相の偏波差が等しくなるように第１の薄膜ヒータに電力供給した際の、第１と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相のそれぞれの偏波差φＴＥ１−ＴＭ１（特性線ｂ１’とａ１’の差）とφＴＥ２−ＴＭ２（特性線ｂ２とａ２の差）とが等しくなった状態を示している。なお、ＴＥ偏波光とＴＭ偏波光それぞれの位相差ΔφＴＥ＝ΔφＴＥ１−ＴＥ２とΔφＴＭ＝ΔφＴＭ１−ＴＭ２は等しくなっている。
【００８４】
上記位相差に応じた光減衰量を得ることができ、第１と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光のそれぞれの位相差が同一であるために、光減衰量の偏波依存性を解消することができることになる。
【００８５】
したがって、第１実施形態例のように、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）の複屈折率Ｂ１と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）の複屈折率Ｂ２とは互いに異なるように形成することにより、つまり、第１の位相調整手段８ａの位相調整量に対する複屈折率の変化率ｄＢ１／ｄφと第２の位相調整手段８ｂの位相調整量に対する複屈折率の変化率ｄＢ２／ｄφとが互いに異なるように形成することにより、所望の光減衰量が得られ、かつ、光減衰量の偏波依存性を解消することができることになる。
【００８６】
さらに、第１の薄膜ヒータへの電力供給を増やしていくと、第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相が増大し、と同時に位相の偏波差φＴＥ１−ＴＭ１も少しずつ増大する。そこで、第２の薄膜ヒータへの電力供給を開始する。第２の接続光導波路は複屈折率の低減を行っていないため、第２の薄膜ヒータへの電力供給により第２の接続光導波路が加熱されると、第２の接続光導波路の複屈折率が増大し位相の偏波差も増大する。したがって、第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相にわずかな位相変化量を生じさせた際に、第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光で増大した位相の偏波差φＴＥ１−ＴＭ１と等しい第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相の偏波差φＴＥ２−ＴＭ２を生じさせることができる。
【００８７】
図３の（ｃ）は、上記のように第１と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光で増大した位相の偏波差φＴＥ１−ＴＭ１とφＴＥ２−ＴＭ２が等しくなるように、第１と第２の薄膜ヒータの両方に電力供給した場合の各位相を示す模式図である。特性線ａ１”とｂ１”は第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相を示す。特性線ａ２”とｂ２”は第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相を示す。
【００８８】
図３の（ｃ）からわかるように、ＴＥ偏波光における第１と第２の接続光導波路間の位相差ΔφＴＥ１−ＴＥ２（特性線ａ１”とａ２”の差）とＴＭ偏波光における第１と第２の接続光導波路間の位相差ΔφＴＭ１−ＴＭ２（特性線ｂ１”とｂ２”の差）が等しい。上記のように位相差ΔφＴＥ１−ＴＥ２とΔφＴＭ１−ＴＭ２を増大させ、かつ、等しい位相差とすることにより、光減衰量の偏波依存性を完全に解消した状態で光減衰量を増大させることができる。
【００８９】
上記のように、第１実施形態例の光回路装置は、光減衰量の偏波依存性を完全に解消したマッハツェンダ光干渉計型光可変減衰器を実現できる。
【００９０】
第１実施形態例は以上のように構成されており、本発明者は、本願発明の光回路装置の構成を決定するために、図１に示す第１実施形態例のマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器の挿入損失の偏波依存性の解消について、さらに定式化する検討を行った。
【００９１】
図１に示す光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器において、第１の光導波路１（１ａ）の入射端１７から信号光を入射し、第３と４の光導波路１（１ｃ、１ｄ）のそれぞれの出射端１９、２０から信号光を出射する場合の信号光の挿入損失Ｄは、光導波路の損失を無視すると以下の（１）式により表される。
【数１】
ただし、Ｐ１は第３の光導波路１（１ｃ）の出射端１９から出射される光パワーであり、Ｐ２は第４の光導波路１（１ｄ）の出射端２０から出射される光パワーである。なお、Ｐ１＋Ｐ２は第１の光導波路１（１ａ）の入射端１７から入射される光パワーに等しい。
【００９２】
ここで、以下のようにおくと、
【数２】
式は、（２）式となる。
【数３】
ここで、ηはマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器の結合効率である。
【００９３】
前記結合効率とは、一方の光導波路（この場合第１の光導波路１（１ａ）の入射端１７から入射された光パワーが他方の光導波路（この場合第４の光導波路１（１ｄ）の出射端２０から出射される割合を示す。一般に、第１実施形態例のようなマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器において、光分岐器と光結合器（この場合いずれも２×２方向性結合器）が同一とみなせる場合、前記結合効率ηは以下の（３）式で表される。
【数４】
ここで、κは２×２方向性結合器の結合効率、ΔΦは第１と第２の接続光導波路間の位相差である。
【００９４】
第１と第２の接続光導波路間の位相差ΔΦは、以下の（４）式で表される。
【数５】
ここで、ｎｅｆｆ１とｎｅｆｆ２はそれぞれ第１と第２の接続光導波路の等価屈折率、Ｌ１とＬ２はそれぞれ第１と第２の位相調整手段が形成されている部位に対応する第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）の長さである。
【００９５】
Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌとすると、（４）式は以下の（５）式となる。
【数６】
（５）式からわかるように、位相差ΔΦは等価屈折率差（ｎｅｆｆ１−ｎｅｆｆ２）により決まる。したがって、各偏波光に等しい位相差を付与することは、すなわち、各偏波光に等しい等価屈折率差を付与することで得られることとなる。
【００９６】
そこで、第１と第２の位相調整手段である第１と第２の薄膜ヒータに電力Ｗ１、Ｗ２を供給し、第１と第２の位相部接続光導波路にそれぞれΔＴ１、ΔＴ２の温度上昇を付与した際の各偏波光に対応する等価屈折率ｎｅｆｆ１ＴＥ、ｎｅｆｆ１ＴＭ、ｎｅｆｆ２ＴＥ、ｎｅｆｆ２ＴＭは、それぞれ以下の（６）から（９）式で表される。
【数７】
【数８】
【数９】
【数１０】
ここで、α１ＴＥ、α１ＴＭ、α２ＴＥ、α２ＴＭはそれぞれ第１と第２の位相調整手段形成部位の第１と第２の位相部接続光導波路のＴＥ偏波光、ＴＭ偏波光の等価屈折率の温度係数、γ１ＴＥ、γ１ＴＭ、γ2 ＴＥ、γ２ＴＭはそれぞれ第１と第２の位相調整手段形成部位の第１と第２の位相部接続光導波路のＴＥ偏波光、ＴＭ偏波光の電力供給量に対する等価屈折率の変化率、ｎｅｆｆ１ＴＥ０、ｎｅｆｆ１ＴＭ０、ｎｅｆｆ２ＴＥ０、ｎｅｆｆ２ＴＭ０は電力供給していない状態における第１と第２の位相部接続光導波路のＴＥ偏波光、ＴＭ偏波光の等価屈折率である。
【００９７】
ここで、所望の光減衰量を得るための設定位相差を付与する第１と第２の位相部接続光導波路間の等価屈折率差（ｎｅｆｆ１−ｎｅｆｆ２）をΔｎ、電力供給していない状態における第１と第２の位相部接続光導波路間の等価屈折率差をそれぞれΔｎ０ＴＥ＝ｎｅｆｆ１ＴＥ０−ｎｅｆｆ２ＴＥ０、Δｎ０ＴＭ＝ｎｅｆｆ１ＴＭ０−ｎｅｆｆ２ＴＭ０とすると、ＴＥ偏波光とＴＭ偏波光におけるそれぞれの等価屈折率差ΔｎＴＥとΔｎＴＭが等しい等価屈折率差Δｎは、（６）乃至（９）から、以下の（１０）、（１１）式で表される。
【数１１】
【数１２】
【００９８】
（１０）式から、以下の（１２）が得られる。
【数１３】
（１２）式を（１１）式に代入して、ΔＴ１を求めると、以下の（１３）が得られる。
【数１４】
【００９９】
さらに、Δｎは（１）乃至（４）式から、以下の（１４）式で表せる。
【数１５】
【０１００】
上記（１４）式を（１２）及び（１３）式に代入し、ΔＴ１及びΔＴ２を求めると、以下の（１５）、（１６）式が得られる。
【数１６】
【数１７】
【０１０１】
上記（１５）及び（１６）式から、第１と第２の位相調整手段形成部位の第１と第２の位相部接続光導波路における各偏波光の等価屈折率の温度係数α１ＴＥ、α１ＴＭ、α２ＴＥ、α２ＴＭと所望の挿入損失Ｄを設定すると、設定した所望の挿入損失Ｄとするための必要な温度上昇量ΔＴ１とΔＴ２を一義的に求めることができる。
【０１０２】
すなわち、第１と第２の位相部接続光導波路における各偏波光の等価屈折率の温度係数α１ＴＥ、α１ＴＭ、α２ＴＥ、α２ＴＭを与え、必要な温度上昇量ΔＴ１とΔＴ２を設定することにより、偏波依存性のない所望の挿入損失Ｄが得られることになる。
【０１０３】
また、同様に、第１と第２の薄膜ヒータへの電力供給量（第１と第２の薄膜ヒータへ印可される電力）Ｗ１、Ｗ２は、以下の（１７）と（１８）式で表される。
【数１８】
【数１９】
【０１０４】
（１７）と（１８）式からわかるように、電力供給のない状態における第１と第２の位相調整手段形成部位の第１と第２の位相部接続光導波路間の各偏波光における等価屈折率差Δｎ０ＴＥ、Δｎ０ＴＭ及び第１と第２の位相調整手段である第１と第２の薄膜ヒータへの電力供給量に対する第１と第２の位相調整手段形成部位の第１と第２の位相部接続光導波路の等価屈折率の変化率γ１ＴＥ、γ１ＴＭ、γ２ＴＥ、γ２ＴＭと、所望の挿入損失Ｄを設定すると、設定した所望の挿入損失Ｄとするための必要な電力供給量Ｗ１とＷ２を一義的に求めることができる。
【０１０５】
なお、電力供給のない状態における第１と第２の位相調整手段形成部位の第１と第２の位相部接続光導波路間の各偏波光における等価屈折率差Δｎ０ＴＥ、Δｎ０ＴＭは、電力供給のない状態における結合効率測定結果から、（１４）式を用いて導出できる。
【０１０６】
すなわち、電力供給のない状態における第１と第２の位相調整手段形成部位の第１と第２の位相部接続光導波路間の各偏波光における等価屈折率差Δｎ０ＴＥ、Δｎ０ＴＭと、第１と第２の位相調整手段である第１と第２の薄膜ヒータへの電力供給量に対する第１と第２の位相調整手段形成部位の第１と第２の位相部接続光導波路の等価屈折率の変化率γ１ＴＥ、γ１ＴＭ、γ２ＴＥ、γ２ＴＭを与え、必要な電力供給量Ｗ１とＷ２を設定することにより、偏波依存性のない所望の挿入損失Ｄが得られることになる。
【０１０７】
以上のように、挿入損失の偏波依存性の解消について定式化の検討結果、（１５）、（１６）式または（１７）、（１８）式を満足するような電力をそれぞれ第１と第２の位相調整手段に供給することにより、ＴＥ偏波光及びＴＭ偏波光に対して等しい等価屈折率差Δｎ＝ΔｎＴＥ＝ΔｎＴＭ、すなわち、（４）式からわかるように、ＴＥ偏波光及びＴＭ偏波光に対して等しい位相差を与えることができるので、ＴＥ偏波光及びＴＭ偏波光に対して偏波依存性のない等しい挿入損失Ｄを得ることができる。
【０１０８】
したがって、以上のように、第１実施形態例のマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器において、挿入損失の偏波依存性のないマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器としての光回路装置を実現することができる。
【０１０９】
つぎに、第１実施形態例の光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器の製造方法について説明する。図２は第１実施形態例のマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器としての光回路装置の製造方法について説明する説明図である。なお、図２は図１の（ａ）のＡ−Ａ断面図で示している。
【０１１０】
まず、図２の（ａ）に示すシリコン基板７上に火炎加水分解堆積法（ＦＨＤ法）を用いて石英系ガラスから成る膜厚４０μｍの下部クラッド層２（２ａ）及び膜厚６μｍのコア層１を成膜した。この際、コア層１の屈折率が下部クラッド層２（２ａ）のそれより０．８％高くなるように、コア層１にＧｅＯ２を添加した。
【０１１１】
つぎに、図２の（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィーとドライエッチングにより、幅６．５μｍのコア１の光導波回路をパターニング形成した。コア１の光導波回路３０は、図１の（ａ）に示すように、光分岐器２１ａと光結合器２１ｂと、これらの光分岐器２１ａと光結合器２１ｂを接続する第１と第２の接続光導波路１（１ｅ、１ｆ）が互いに等しい長さに形成されており、第１と第２の接続光導波路１（１ｅ、１ｆ）はそれぞれ長手方向に長さ５ｍｍの直線部、すなわち、位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）を有している。
【０１１２】
また、第１と第２の接続光導波路１（１ｅ、１ｆ）の直線部である第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）は２５０μｍ間隔で互いに並設されている。さらに、光分岐器２１ａと光結合器２１ｂの結合効率ηは波長１．５５μｍの光に対して５０％になるように設定した。図２は図１の（ａ）のＡ−Ａ断面による切断面で示されているので、コア１は第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）の切断面が示されている。
【０１１３】
つぎに、図２の（ｃ）に示すように、ＦＨＤ法を用いて膜厚２０μｍの上部クラッド層２（２ｂ）を形成し、コア１の光導波回路をクラッド層２内に埋め込んで光導波路層３を形成した。
【０１１４】
つぎに、図２の（ｄ）及び図１の（ａ）に示すように、スパッタ法とリフトオフ法を用いて、第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）のそれぞれに対応する光導波路層３の上面にＮｉ製の薄膜ヒータ９ａ、９ｂを設けた。この第１と第２の薄膜ヒータ９ａ、９ｂは長さ５ｍｍ、幅１０μｍ、膜厚０．５μｍに形成されており、第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂを成している。なお、Ｎｉ膜と光導波路層３の表面との密着性を向上させるため、Ｎｉ膜の下部に膜厚０．１μｍのＴｉ膜を形成した。図２の（ｄ）は図１の（ａ）のＡ−Ａ切断面で切断した図を示している。
【０１１５】
第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂと第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂ形成部位の第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）によりそれぞれ第１と第２の位相シフタを構成している。
【０１１６】
つぎに、上記第１と第２の薄膜ヒータ９ａ、９ｂの作製方法と同様の方法でＴｉ／Ｎｉ／Ａｕの３層から成る給電用配線（図示せず）を形成した。
【０１１７】
つぎに、図２の（ｅ）及び図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の位相シフタの第１の位相調整手段８ａである第１の薄膜ヒータ９ａの形成部位を挟む両側の光導波路層３が第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と平行に間隔を介した領域が前記第１の位相部接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層表面から基板表面に至るまでドライエッチングにより除去して光導波路層除去部５を形成し応力解放溝と成した。光導波路層除去部５の寸法は長さ５ｍｍ、幅５０μｍとした。また、第１の位相部接続光導波路を含む光導波路層３（３ａ）の幅は４５μｍとなるようにした。なお、第２の位相部接続光光導波路を含む光導波路層３（３ｂ）の幅は１ｍｍとなるようにした。
【０１１８】
第１実施形態例の光回路装置としてのマッハツェンダ光干渉計型光可変減衰器は、以上のように製造される。つぎに、このようにして製造された第１実施形態例のマッハツェンダ光干渉計型光可変減衰器について、光減衰量の偏波依存性のない所望の設定光減衰量を得る方法について説明する。
【０１１９】
まず、第１と第２の位相シフタに電力を供給しない状態において、図１の（ａ）に示すように、波長１．５５μｍのＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の伝搬光を第１の光導波路１（１ａ）の入射端１７から入射し、第４の光導波路１（１ｄ）の出射端２０から出射された伝搬光の挿入損失ＤをＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の両方についてそれぞれ独立に測定した。その結果、ＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の挿入損失は光ファイバとの接続損失を含めてそれぞれ０．９８ｄＢ、０．９５ｄＢであった。
【０１２０】
つぎに、第１と第２の位相シフタの第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂにそれぞれ独立に電力を供給し、ＴＥ偏波光、ＴＭ偏波光それぞれの挿入損失を測定して、電力供給量と挿入損失の関係を求めた。また、各偏波光による挿入損失の差（ＰＤＬ）も求めた。その結果を図４に示す。図４の（ａ）は第１の位相シフタにおける電力供給量と挿入損失の関係及び電力供給量と各偏波光による挿入損失の差（ＰＤＬ）を示す。また、図４の（ｂ）は第２の位相シフタにおける電力供給量と挿入損失の関係及び電力供給量と各偏波光による挿入損失の差（ＰＤＬ）を示す。
【０１２１】
図４の（ａ）、（ｂ）において、特性線ａはＴＥ偏波光の電力供給量に対する挿入損失を示し、また、特性線ｂはＴＭ偏波光の電力供給量に対する挿入損失を示し、さらに、特性線ｃは電力供給量に対するＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の挿入損失の差（ＰＤＬ）を示している。
【０１２２】
図４の（ａ）、（ｂ）からわかるように、第１の位相シフタの第１の位相調整手段である第１の薄膜ヒータの形成部位を挟む両側の光導波路層の第１の位相部接続光導波路と平行に間隔を介した領域のみが前記第１の位相部接続光導波路の長手方向に沿って除去されて光導波路層除去部を形成しているため、第１の位相調整手段に電力供給した場合と第２の位相調整手段に電力供給した場合とで、等しい電力供給量に対してＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の挿入損失とＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の挿入損失の差（ＰＤＬ）が互いに大きく異なる。
【０１２３】
図４の（ａ）からわかるように、光導波路層除去部を形成した第１の位相シフタの第１の位相調整手段に単独で電力供給した場合においても、例えば挿入損失が約１１ｄＢの値となるとき、すなわち、光減衰量（初期状態からの挿入損失の増加分）が約１０ｄＢの値となるとき、ＰＤＬが約１ｄＢと大きな値となっており、光導波路層除去部５を形成しても第１の位相シフタとして単独で使用できるほどにＰＤＬを低減できていない。
【０１２４】
つぎに、図４の（ａ）、（ｂ）のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の挿入損失の測定結果から、第１と第２の位相シフタ部位の第１と第２の位相部接続光導波路のそれぞれの電力供給量に対する等価屈折率の変化率との関係を求める。
【０１２５】
（１４）式からわかるように、第１と第２のいずれか一方の位相シフタに電力供給した場合、電力供給した位相シフタの位相部接続光導波路における等価屈折率の変化率は、第１と第２の位相シフタの第１と第２の位相部接続光導波路における等価屈折率差Δｎの変化率に等しい。
【０１２６】
そこで、第１と第２の位相シフタの第１と第２の位相調整手段にそれぞれ単独に電力供給した際の挿入損失測定結果の値(図４の（ａ）、（ｂ）におけるそれぞれの特性線ａとｂの値）と、式（１４）から各電力供給量における等価屈折率差Δｎを求めることによって、ＴＥ偏波光とＴＭ偏波光について電力供給量に対する等価屈折率差Δｎとの関係を求めた。その結果を図５の（ａ）と（ｂ）に示す。なお、２×２方向性結合器である光分岐器と光結合器の結合効率κは、同一基板上に作製した２×２方向性結合器である光分岐器と光結合器それぞれ単独の回路の測定値を採用している。
【０１２７】
図５の（ａ）は第１の位相シフタの第１の位相調整手段に独立に電力供給した場合の、ＴＥ偏波光とＴＭ偏波光について電力供給量に対する等価屈折率差Δｎを表す。また、図５の（ｂ）は第２の位相シフタの第２の位相調整手段に独立に電力供給した場合の、ＴＥ偏波光とＴＭ偏波光について電力供給量に対する等価屈折率差Δｎを表す。
【０１２８】
図５の（ａ）、（ｂ）において、特性線ａはＴＥ偏波光の等価屈折率差Δｎを示し、特性線ｂはＴＭ偏波光の等価屈折率差Δｎを示す。図５の（ａ）と（ｂ）から、電力供給量に対する第１と第２の位相シフタの第１と第２の位相部接続光導波路におけるＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の等価屈折率差Δｎの変化率γ１ＴＥ、γ１ＴＭ、γ２ＴＥ、γ２ＴＭをそれぞれ求めた結果を表１に示す。
【０１２９】
表１
【０１３０】
以上の測定結果から、式（１７）、（１８）より０から２０ｄＢまでの光減衰量（挿入損失から初期挿入損失を差し引いた量、すなわち、挿入損失の増分）の範囲内での、ＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の等しい設定光減衰量となる第１と第２の位相調整手段への電力供給量を求めた結果を図６に示す。図６中、特性線ａは第１の位相シフタにおける設定光減衰量と電力供給量の関係を示し、特性線ｂは第２の位相シフタにおける光減衰量と電力供給量の関係を示す。
【０１３１】
以上のように、式（１７）、（１８）より求めた結果（図６）を確認するために、５、１０、１５、２０ｄＢの設定光減衰量となるように第１と第２の位相調整手段にそれぞれ電力供給して、設定光減衰量に対する実際に測定された光減衰量とＰＤＬの結果を表２に示す。
【０１３２】
表２
【０１３３】
表２の結果を図に表したのが図７である。図７中、特性線ａはＴＥ偏波光の設定光減衰量と実際に測定した測定光減衰量の関係を示し、特性線ｂはＴＥ偏波光の設定光減衰量と実際に測定した測定光減衰量の関係を示し、特性線ｃは設定光減衰量とＰＤＬの関係を示している。
【０１３４】
表２および図７からわかるように、２０ｄＢという大きな光減衰量を付与した際も、ＰＤＬは−０．１２ｄBと非常に小さく抑えられている。以上の結果より、本発明の構成によれば、第１実施形態例の光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器の光減衰量の偏波依存性をほぼ解消でき、伝搬光の光特性を損なうことなく、所望の光減衰量を実現できる。
【０１３５】
つぎに、本発明に係わる第２実施形態例について説明する。第２実施形態例を図８の（ａ）と（ｂ）に示す。図８の（ｂ）は、図８の（ａ）の光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器のＡ−Ａ切断面の断面図である。
【０１３６】
第２実施形態例の構成は、第１実施形態例の構成とほぼ同様であり、第２実施形態例の構成が第１実施形態例の構成と異なる点は、第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）に沿った第２の位相調整手段８ｂの両側にも光導波路除去部５を形成して応力解放溝と成し、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）を含む光導波路層３（３ａ）の幅と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を含む光導波路層３（３ｂ）の幅を異なる幅としていることである。光導波路層３（３ａ）の幅Ｌ１は３０μｍとし、光導波路層３（３ｂ）の幅Ｌ２は１００μｍとしている。その他の構成は、第１実施形態例と同様であり、また、製造方法も第１実施形態例と同様である。
【０１３７】
第２実施形態例において、第１実施形態例と同様の電力供給方法と測定方法によりＴＥ偏波光とＴＭ偏波光それぞれの光減衰量を測定した。５、１０、１５、２０ｄＢの設定光減衰量となるように第１の位相シフタと第２の位相シフタにそれぞれ電力供給して、設定光減衰量に対する実際に測定された光減衰量とＰＤＬの結果を表３に示す。
【０１３８】
表３
【０１３９】
第２実施形態例においても、表３からわかるように、２０ｄＢという大きな光減衰量を付与してもＰＤＬは−０．１２ｄＢと非常に小さく抑制されている。また、第２実施形態例においては、第１と第２の位相シフタ両方の両側に光導波路除去部５を形成しており、第２の位相部接続光導波路を含む光導波路層３（３ｂ）の幅を第１の実施形態例の対応する幅より大幅に小さくしたことにより、電力供給量も大幅に抑えられている。
【０１４０】
つぎに、本発明に係わる第３実施形態例について説明する。第３実施形態例を図９の（ａ）と（ｂ）に示す。図９の（ｂ）は、光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器である図９の（ａ）のＡ−Ａ切断面の断面図である。
【０１４１】
第３実施形態例の構成は、第１実施形態例の構成とほぼ同様であり、第３実施形態例の構成が第１実施形態例の構成と異なる点は、第１の位相シフタの第１の位相調整手段８ａである第１の薄膜ヒータ９ａの形成部位を挟む両側の光導波路層３が第１の位相部接続光導波路と平行に間隔を介した領域が前記第１の位相部接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層表面から基板表面に至るまで除去して光導波路層除去部５を形成した構成にした上で、さらに、該光導波路層除去部５の下部に対向する全領域を包含するシリコン基板表面部位に断面矩形状の凹部４を設けたことである。
【０１４２】
さらに、２×２方向性結合器である光分岐器２１ａと光結合器２１ｂを分岐比が１対１の２×２マルチモード干渉計導波路（ＭＭＩ：Ｍｕｌｔｉ−Ｍｏｄｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）の光分岐器２１ａと光結合器２１ｂの構成としたことである。なお、光分岐器２１ａと光結合器２１ｂである２×２ＭＭＩは、２×２方向性結合器に比べて分岐比の波長依存性小さい等の利点を有する。
【０１４３】
以下に第３実施形態例の製造方法を説明する。図１０の（ａ）から（ｆ）に第３実施形態例の製造の工程図を示す。図１０の（ａ）から（ｅ）までの工程は第１実施形態例の図２の（ａ）から（ｅ）までの工程と同様であり、図１０の（ａ）から（ｅ）までの工程の説明は省略し、第３実施形態例の特徴的なシリコン基板表面部位に断面矩形状の凹部４を設ける工程である図１０の（ｆ）について説明する。
【０１４４】
図１０の（ｅ）で光導波路層除去部５を形成した後、図１０の（ｆ）では光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器を作製したチップをＫＯＨ水溶液に浸し、ＫＯＨのシリコン基板に対する異方性エッチングを利用してシリコン基板をエッチングして、光導波路層除去部５の下部の幅５０μｍより２０μｍ幅広である７０μｍ幅、１０μｍ深さ、５ｍｍ長さの断面矩形状の凹部４を形成した。
【０１４５】
以上のように作製したマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器について、第１実施形態例と同様の電力供給方法と測定方法によりＴＥ偏波光とＴＭ偏波光それぞれの光減衰量を測定した。５、１０、１５、２０ｄＢの設定光減衰量となるように第１の位相シフタと第２の位相シフタにそれぞれ電力供給して、設定光減衰量に対する実際に測定された光減衰量とＰＤＬの結果を表４に示す。
【０１４６】
表４
【０１４７】
表４からわかるように、２０ｄＢという大きな光減衰量を付与した際もＰＤＬは０．１６ｄＢと非常に小さい値に抑えられており、光減衰量の偏波依存性がほぼ解消されている。なお、光導波路層除去部５を設けたことに加えて、該光導波路層除去部５の下部に対向する全領域を包含するシリコン基板表面部位に断面矩形状の凹部４を設けたことにより、第２実施形態例の電力供給量は第１実施形態例の電力供給量の約７０％程度に抑えられている。
【０１４８】
つぎに、本発明に係わる第４実施形態例について説明する。第４実施形態例を図１１の（ａ）と（ｂ）と（ｃ）に示す。図１１の（ｂ）は、光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器である図１１の（ａ）のＡ−Ａ切断面の断面図である。また、図１１の（ｃ）は、光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器である図１１の（ａ）のＢ−Ｂ切断面の断面図である。
【０１４９】
第４実施形態例の構成は、第２実施形態例の構成とほぼ同様であり、第４実施形態例の構成が第２実施形態例の構成と異なる点は、第２実施形態例と同一の第１の位相調整手段８ａの対向する第２の接続光導波路１（１ｆ）に第１の位相調整手段８ａと同一構成であるダミーとしての第１のダミー位相調整手段８ａ’が形成され、かつ第１のダミー位相調整手段８ａ’の両側には第１の位相調整手段８ａの両側の光導波路層除去部５と同一構成の光導波路層除去部５が形成されており、第２の位相調整手段８ｂは第１のダミー位相調整手段８ａ’と間隔を介して光結合器２１ｂ側に直列接続されており、また、第２の位相調整手段８ｂと対向する第１の接続光導波路１（１ｅ）に第２の位相調整手段８ｂと同一構成であるダミーとしての第２のダミー位相調整手段８ｂ’が形成され、かつ第２のダミー位相調整手段８ｂ’の両側には第２の位相シフタの両側の光導波路層除去部５と同一の光導波路層除去部５が形成されており、第１の位相調整手段８ａは第２のダミー位相調整手段８ｂ’と間隔を介して光分岐器２１ａ側に直列接続されていることである。
【０１５０】
また、第４実施形態例の構成が第２実施形態例の構成と異なるつぎの点は、第４実施形態例の光分岐器２１ａと光結合器２１ｂは第２実施形態例の２×２方向性結合器の代わりに分岐比が１対１であるＹ分岐器とし、さらに、第４実施形態例の光分岐器２１ａの入射側に接続されている光導波路は第２実施形態例の第１の光導波路１（１ａ）と第２の光導波路１（１ｂ）の２本から入射光導波路１（１ａ’）の１本とし、同様に第４実施形態例の光結合器２１ｂの出射側に接続されている光導波路は第２実施形態例の第３の光導波路１（１ｃ）と第４の光導波路１（１ｄ）の２本から出射光導波路１（１ｃ’）の１本としている。なお、分岐比が１対１であるＹ分岐器は２×２方向性結合器に比べて分岐比の波長依存性が小さい特性を有する。
【０１５１】
第４実施形態例の構成は以上のようであり、第２実施形態例と同様に第１の位相シフタの第１の位相部接続導波路１（１ｓ）を含む光導波路層３（３ａ）の幅は３０μｍであり、第２の位相シフタの第２の位相部接続導波路１（１ｔ）を含む光導波路層３（３ｂ）の幅は１００μｍである。
【０１５２】
第４実施形態例の製造方法は第２実施形態例と同様であり、ここではその説明を省略する。
【０１５３】
第２実施形態例と同様の製造方法で作製したマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器について、第１実施形態例と同様の電力供給方法と入射光導波路１（１ａ’）の入射端１７’より信号光を入射し、出射光導波路１（１ｃ’）の出射端１９’より出射したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光それぞれの光減衰量を測定した。５、１０、１５、２０ｄＢの設定光減衰量となるように第１の位相シフタと第２の位相シフタにそれぞれ電力供給して、設定光減衰量に対する実際に測定された光減衰量とＰＤＬの結果を表５に示す。
【０１５４】
表５
【０１５５】
表５からわかるように、第４実施形態例の光減衰量の偏波依存性の解消の程度は第２実施形態例とほぼ同等の特性が得られ、かつ、第２実施形態例と比較して電力供給量を低減も実現できた。
【０１５６】
第４実施形態例においては、第１のダミー位相調整手段８ａ’と第２のダミー位相調整手段８ｂ’はそれぞれ第１の位相調整手段８ａと第２の位相調整手段８ｂと対向する位置に配設したが、このような配設に限定されるものではない。第１の接続光導波路に配設される第１の位相調整手段８ａと第２のダミー位相調整手段８ｂ’の位置関係は問わず、第２のダミー位相調整手段８ｂ’は第１の位相調整手段８ａに対して光分岐器側に形成されてもよく、あるいは光結合器側に形成されてもよい。同様に、第２の接続光導波路に配設される第２の位相調整手段８ｂと第１のダミー位相調整手段８ａ’の位置関係は問わず、第１のダミー位相調整手段８ａ’は第２の位相調整手段８ｂに対して光分岐器側に形成されてもよく、あるいは光結合器側に形成されてもよい
【０１５７】
また、第１の位相調整手段８ａと第１のダミー位相調整手段８ａ’あるいは第２の位相調整手段８ｂは対向する位置に配設されなくともよく、第２の位相調整手段８ｂと第２のダミー位相調整手段８ｂ’あるいは第１の位相調整手段８ａは対向する位置に配設されなくともよい。
【０１５８】
以上説明した第１実施形態例乃至第４実施形態例においては、第１の位相シフタと第２の位相シフタへ供給する電力供給量が互いに異なるためにそれぞれ別個の電源により独立して電力供給を行っていた実施形態例であった。
【０１５９】
つぎに、本発明に係わる第５実施形態例について説明する。第５実施形態例においては、第１の位相シフタと第２の位相シフタに同一の電源にて電力供給を行う実施形態例について示す。
【０１６０】
第５実施形態例を図１２の（ａ）と（ｂ）と（ｃ）に示す。図１２の（ｂ）は、光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器である図１２の（ａ）のＡ−Ａ切断面の断面図である。また、図１２の（ｃ）は、光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器である図１２の（ａ）のＢ−Ｂ切断面の断面図である。
【０１６１】
第５実施形態例の構成は、第４実施形態例の構成とほぼ同様であり、第５実施形態例の構成が第４実施形態例の構成と異なる点は、第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂである薄膜ヒータ９ａ、９ｂの両端に接続する給電配線（以下電極という）４４を光導波路層上に形成し、第１と第２の薄膜ヒータ９ａ、９ｂの光分岐器２１ａ側に接続された電極４４は１個の給電電源（以下電源という）５０と接続する端部４４ａを同一にしており、同様に第１と第２の薄膜ヒータ９ａ、９ｂの光結合器２１ｂ側に接続された電極４４は電源５０と接続する端部４４ｂを同一にしている。また、電極４４の両端部４４ａ、４４ｂはリード線４５を介して同一電源５０に接続されている。さらに、第２の薄膜ヒータ９ｂの光結合器２１ｂ側の電極４４の途中部には薄膜抵抗４６が配設されていることである。
【０１６２】
まず、第１の位相シフタと第２の位相シフタに同一の電源にて電力供給を行うことについての定式化の検討を行った。
【０１６３】
【数２０】
【数２１】
【０１６４】
第５実施形態例の構成の場合、第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）間の初期位相差Δ０ＴＥとΔ０ＴＭがほぼゼロとなるので、（１９）、（２０）式は、それぞれ下記の（２１）、（２２）式で近似できる。
【数２２】
【数２３】
【０１６５】
上記（２１）、（２２）式からＷ２とＷ１の比Ｗ２／Ｗ１を求めると、下記（２３）式が得られる。
【数２４】
【０１６６】
（２３）式からＷ２／Ｗ１は等価屈折率差Δｎによらず、すなわち、電力供給量によらず一定値になることがわかる。以上の検討結果により、同一の電源により第１の位相シフタと第２の位相シフタへの電力供給を行ったのが第５実施形態例である。
【０１６７】
以下において、第５実施形態例の構成を図１２によりさらに詳細に説明する。第２の位相シフタの第２の薄膜ヒータ９ｂの抵抗値Ｒ２は第１の位相シフタの第１の薄膜ヒータ９ａの抵抗値Ｒ１より小さくなるように設定されている。具体的には、第２の薄膜ヒータ９ｂの幅を第１の薄膜ヒータ９ａの幅より大きく(広く）形成している。
【０１６８】
さらに、第２の位相シフタの第２の薄膜ヒータ９ｂの光結合器２１ｂ側の電極４４の途中部で、かつ、第２の位相部接続導波路１（１ｔ）に温度変化を与えないように第２の位相部接続導波路１（１ｔ）の光結合器２１ｂ側の端部から十分離間した位置に、抵抗値ｒの薄膜抵抗４６を配設している。そして、第２の薄膜ヒータ９ｂの抵抗値Ｒ２と薄膜抵抗４６の抵抗値ｒの和Ｒ２＋ｒが第１の薄膜ヒータ９ａの抵抗値Ｒ１と等しくなるように設定されている。なお、薄膜抵抗４６は位相シフタの薄膜ヒータと同じように作製されている。
【０１６９】
第１の薄膜ヒータ９ａに印可される電圧をＥ１、第２の薄膜ヒータ９ｂに印可される電圧をＥ２とし、電源５０からの電圧をＥとすると、第１と第２の薄膜ヒータ９ａ、９ｂに加わる電力Ｗ１、Ｗ２はそれぞれ以下の（２４）、（２５）式となる。なお、Ｉは第１と第２の薄膜ヒータ９ａ、９ｂを流れる電流である。
【０１７０】
【数２５】
【数２６】
【０１７１】
上記（２４）、（２５）式からＷ２とＷ１の比Ｗ２／Ｗ１を求めると、以下の（２６）式が得られる。
【数２７】
【０１７２】
したがって、求めた設定電力Ｗ１、Ｗ２とするためには、設定電力比と同一の比となるＲ１とＲ２からＲ２を決定すればよいことがわかる。そこで、第５実施形態例においては電力Ｗ１、Ｗ２の比は第４実施形態例の表５から以下の（２７）式が得られる。
【数２８】
【０１７３】
したがって、第２の薄膜ヒータ９ｂの抵抗値Ｒ２は以下の（２８）式となる。
【数２９】
【０１７４】
上記（２８）式となるように、第２の薄膜ヒータ９ｂの幅を第１の薄膜ヒータ９ａの幅１０μｍの１／０．５５６倍の１７．９９μｍと設定した。また、薄膜抵抗４６の抵抗値ｒについては、第１の薄膜ヒータ９ａの抵抗値Ｒ１の（１−０．５５６）＝０．４４４倍の抵抗値となるようにするため、薄膜抵抗４６の幅は第１の薄膜ヒータ９ａの幅と同一の１０μｍとし、長さを第１の薄膜ヒータ９ａの長さ５ｍｍ（５０００μｍ）の０．４４４倍の２２２０μｍと設定した。
【０１７５】
その他の構造及び製造方法は第４実施形態例と同様であり、以上のようにして作製した光回路装置である光可変減衰器について、同一電源５０から電力供給し第４実施形態例の測定方法と同様の測定方法で、５、１０、１５、２０ｄＢの光減衰量となるような電力を第１の薄膜ヒータ９ａと薄膜抵抗４６を含む第２の薄膜ヒータ９ｂの回路に同一電源から同一の電力供給した際の設定光減衰量と実測の光減衰量を比較した結果を表６に示す。
【０１７６】
表６
【０１７７】
なお、第５実施形態例においては、第１の薄膜ヒータと薄膜抵抗を含む第２の薄膜ヒータの回路に個別に電力供給ができないことから、所望の光減衰量を得るための電力については第４実施形態例において求めた値を用いている。すなわち、第４実施形態例における全体の電力供給量を第４実施形態例の第１の薄膜ヒータへの電力供給量の２倍量とし、第４実施形態例の第１の薄膜ヒータと第２の薄膜ヒータへの電力供給量が第５実施形態例の第１の薄膜ヒータと薄膜抵抗を含む第２の薄膜ヒータ回路への電力供給量と等しくなるようにした。また、第５実施形態例においては、電極４４の抵抗値は薄膜ヒータ９ａ、９ｂや薄膜抵抗４６の抵抗値に比べて十分に小さいので、電極４４の抵抗値は無視している。
【０１７８】
上記表６の結果から、第５実施形態例においても第４実施形態例とほぼ同等の光減衰量の偏波依存性の解消効果を実現できることがわかる。なお、第１の位相シフタと第２の位相シフタに同一の電源にて電力供給を行う実施形態例について第５実施形態例の場合について説明したが、第５実施形態例に限定されるものではなく、第１実施形態例乃至第３実施形態例のいずれか１つの場合においても第５実施形態例と同様第１の位相シフタと第２の位相シフタに同一の電源にて電力供給を行うことができ、第５実施形態例と同様の効果を実現できる。
【０１７９】
つぎに、本発明に係わる第６実施形態例について説明する。第６実施形態例は第１実施形態例の図１に示される光回路装置を用いて、第１の位相シフタと第２の位相シフタ間の位相差が波長１．５５μｍの伝搬光に対して位相反転する位相差となるように電力供給量を設定し、１×２の光スイッチとしたものである。
【０１８０】
第６実施形態例において、光スイッチとして用いるため波長１．５５μｍの伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光を第１の光導波路１（１ａ）の入射端１７から入射し、第３と第４の光導波路１（１ｃ、１ｄ）のそれぞれの出射端１９、２０から出射された伝搬光の挿入損失をＴＥ偏波光とＴＭ偏波光についてそれぞれ独立に測定した。
【０１８１】
上記測定を電力供給がない場合と所望の位相差が得られる電力供給をした場合の両方について実施した。それらの測定結果を以下の表７に示す。なお、表７の消光比とは電力供給が有る場合と無い場合における挿入損失の差である。
【表１】
【０１８２】
上記表７からわかるように、電力供給の有無に係わらず０．２０ｄＢ以下という良好なＰＤＬが得られており、消光比についても３０ｄＢ以上という光スイッチとして実用上問題のない値が得られている。以上のように、第６実施形態例において本発明の光回路装置を適用することにより、１段型マッハツェンダ干渉計回路と同じサイズで構成でき、ＰＤＬを効果的に抑制し、また高消光比のマッハツェンダ干渉計型光スイッチが実現できた。
【０１８３】
以上の結果から、本発明の光回路装置の構成を用いることにより、例えば本発明の光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器あるいはマッハツェンダ干渉計型光スイッチの光減衰量の偏波依存性を抑制でき、ＰＤＬをほぼ解消できる光回路装置が実現できる。また、本発明の光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器あるいはマッハツェンダ干渉計型光スイッチはそれぞれ従来の１段型マッハツェンダ干渉計型光可変減衰器あるいはマッハツェンダ干渉計型光スイッチとほぼ同一の大きさで、かつ、電力供給量を抑制できることが確認できた。
【０１８４】
【発明の効果】
本発明の光回路装置によれば、基板と、該基板上にコアとクラッドが形成された光導波路層を有し、前記コアの光導波回路は光の分岐を行う光分岐器と光の結合を行う光結合器と、これらの光分岐器と光結合器を接続する第１の接続光導波路と第２の接続光導波路を有し、該第１と第２の接続光導波路にはそれぞれ伝搬光の位相を可変可能な第１と第２の位相調整手段が設けられた光回路装置において、前記第１と第２の位相調整手段の位相調整を行った際の位相調整量に対する第１の位相調整手段の位相の偏波差の変化率と第２の位相調整手段の位相の偏波差の変化率とが互いに異なるように形成されている構成とすることにより、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。
【０１８５】
さらに、本発明の光回路装置によれば、基板と、該基板上にコアとクラッドが形成された光導波路層を有し、前記コアの光導波回路は光の分岐を行う光分岐器と光の結合を行う光結合器と、これらの光分岐器と光結合器を接続する第１の接続光導波路と第２の接続光導波路を有し、該第１と第２の接続光導波路にはそれぞれ伝搬光の位相を可変可能な第１と第２の位相調整手段が設けられた光回路装置において、前記第１と第２の位相調整手段の位相調整を行った際の位相調整量に対する第１の接続光導波路の複屈折率の変化率と第２の接続光導波路の複屈折率の変化率とが互いに異なるように形成されている構成とすることにより、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。
【０１８６】
さらに、本発明の光回路装置において、第１の接続光導波路の複屈折率と第２の接続光導波路の複屈折率とが互いに異なるように形成されている構成とすることにより、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。
【０１８７】
さらに、本発明の光回路装置において、第１または第２の位相調整手段の形成部位の近傍には第１と第２の複屈折率制御手段の少なくとも一方が形成されている構成とすることにより、第１の接続光導波路の複屈折率と第２の接続光導波路の複屈折率とが互いに異なるように形成することができ、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。
【０１８８】
さらに、本発明の光回路装置において、第１と第２の複屈折率制御手段は第１と第２の位相調整手段の形成部位の光導波路に付与されている応力を解放する第１と第２の応力解放手段とした構成とすることにより、第１の接続光導波路の複屈折率と第２の接続光導波路の複屈折率とが互いに異なるように形成することができ、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。なお、第１と第２の複屈折率制御手段は第１と第２の位相調整手段の形成部位の光導波路に付与されている応力を解放する第１と第２の応力解放手段に限定されることはなく、第１と第２の複屈折率制御手段は第１と第２の位相調整手段の形成部位の光導波路に付与されている応力をさらに増加（付与）させる第１と第２の応力付与手段としてもよい。
【０１８９】
さらに、本発明の光回路装置において、第１と第２の応力解放手段は、第１と第２の位相調整手段の少なくとも一方の形成部位を挟む両側の光導波路層が接続光導波路と間隔を介した領域が前記接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層表面から基板表面に向かって除去されて光導波路層除去部と成し、該光導波路層除去部と並設されている前記第１と第２の接続光導波路を含む第１の光導波路層の幅と第２の光導波路層の幅が互いに異なるように形成した構成とすることにより、第１の接続光導波路の複屈折率と第２の接続光導波路の複屈折率とが互いに異なるように形成することができ、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。
【０１９０】
さらに、本発明の光回路装置において、第１と第２の位相調整手段の少なくとも一方の形成部位を挟む両側の光導波路層が接続光導波路と間隔を介した領域が前記接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層表面から基板表面に至るまで除去されて光導波路層除去部と成し、該光導波路層除去部と並設されている前記第１と第２の接続光導波路を含む第１の光導波路層の幅と第２の光導波路層の幅が互いに異なるように形成した構成とすることにより、第１の接続光導波路の複屈折率と第２の接続光導波路の複屈折率とが互いに異なることとなり、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。
【０１９１】
さらに、本発明の光回路装置において、第１と第２の応力解放手段は、第１と第２の位相調整手段の少なくとも一方の形成部位を挟む両側の光導波路層が接続光導波路と間隔を介した領域が前記接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層表面から基板表面に至るまで除去されて光導波路層除去部と成し、該光導波路層除去部の下部に対向する基板表面部位に基板を除去した基板除去部が設けられており、前記光導波路層除去部と並設されている前記第１と第２の接続光導波路を含む第１の光導波路層の幅と第２の光導波路層の幅が互いに異なるように形成した構成とすることにより、第１の接続光導波路の複屈折率と第２の接続光導波路の複屈折率とが互いに異なることとなり、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。また、電力供給量を抑えることができる。
【０１９２】
さらに、本発明の光回路装置において、基板除去部は、光導波路層除去部の下部に対向する全領域を包含する基板表面部位に断面矩形状の凹部となる基板除去部が形成されている構成とすることにより、第１の接続光導波路の複屈折率と第２の接続光導波路の複屈折率とが互いに異なることとなり、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。また、電力供給量を抑えることができる。
【０１９３】
さらに、本発明の光回路装置において、第２の接続光導波路には第１の位相調整手段と同一構造のダミーとしての第１のダミー位相調整手段が形成されており、かつ第１の位相調整手段と間隔を介した領域が前記接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層が除去された光導波路層除去部と同一構造の光導波路層除去部が第１のダミー位相調整手段形成部位を挟む両側の光導波路層に形成されており、第２の位相調整手段は第１のダミー位相調整手段と間隔を介して接続されており、第１の接続光導波路には第２の位相調整手段と同一構造のダミーとしての第２のダミー位相調整手段が形成されており、かつ第２の位相調整手段と間隔を介した領域が第２の位相調整手段の長手方向に沿って光導波路層が除去された光導波路層除去部と同一構造の光導波路層除去部が第２のダミー位相調整手段形成部位を挟む両側の光導波路層に形成されており、第１の位相調整手段は第２のダミー位相調整手段と間隔を介して接続されている構成とすることにより、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができ、また、電力供給量を抑えることができる。
【０１９４】
さらに、本発明の光回路装置において、第１と第２の薄膜ヒータにはそれぞれ給電するための第１と第２の給電配線が接続されており、該第１と第２の給電配線は一つの給電電源に並列接続されており、第１の給電配線と第１の薄膜ヒータのそれぞれの抵抗値の和と第２の給電配線と第２の薄膜ヒータのそれぞれの抵抗値の和が等しい構成とすることにより、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。
【０１９５】
さらに、本発明の光回路装置において、第１と第２の薄膜ヒータにはそれぞれ給電するための第１と第２の給電配線が接続されており、該第１と第２の給電配線は一つの給電電源に並列接続されており、第１の給電配線と第２の給電配線の少なくとも一方には抵抗器が接続されており、第１の給電配線と第１の薄膜ヒータと抵抗器のそれぞれの抵抗値の和と第２の給電配線と第２の薄膜ヒータと抵抗器のそれぞれの抵抗値の和が等しい構成とすることにより、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。
【０１９６】
さらに、本発明の光回路装置において、マッハツェンダ光干渉計回路を有する構成によれば、マッハツェンダ光干渉計回路の位相部が第１と第２の接続光導波路となるので、この第１と第２の接続光導波路に形成したそれぞれ第１と第２の位相調整手段により、第１と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相を制御し、光可変減衰器や光スイッチ等の様々な機能を有し、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる光回路装置を実現できる。
【０１９７】
さらに、本発明の光回路装置の制御方法によれば、第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第１の接続光導波路を伝搬した後のＴＥ偏波光の位相と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第２の接続光導波路を伝搬した後のＴＥ偏波光の位相間の位相差と第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第１の接続光導波路を伝搬した後のＴＭ偏波光の位相と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第２の接続光導波路を伝搬した後のＴＭ偏波光の位相間の位相差とが互いに等しくなるように位相調整手段を調節することにより、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる光回路装置の第１実施形態例を示す要部構成図である。
【図２】上記第１実施形態例の光回路装置の製造工程を示す説明図である。
【図３】上記第１実施形態例の光回路装置のＴＥ偏波光の位相差とＴＭ偏波光の位相差を等しくすることを示す模式図である。
【図４】上記第１実施形態例の光回路装置の第１と第２の位相シフタへの電力供給量と挿入損失及びＰＤＬの関係を示すグラフである。
【図５】上記第１実施形態例の光回路装置の第１と第２の位相シフタへの電力供給量と第１と第２の接続光導波路間のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の等価屈折率差の関係を示すグラフである。
【図６】上記第１実施形態例の光回路装置の第１と第２の位相シフタの設定挿入損失と第１と第２の位相シフタへの電力供給量との関係を示すグラフである。
【図７】上記第１実施形態例の光回路装置の設定光減衰量と測定光減衰量及びＰＤＬの関係を示すグラフである。
【図８】本発明に係わる光回路装置の第２実施形態例を示す要部構成図である。
【図９】本発明に係わる光回路装置の第３実施形態例を示す要部構成図である。
【図１０】上記第３実施形態例の光回路装置の製造工程を示す説明図である。
【図１１】本発明に係わる光回路装置の第４実施形態例を示す要部構成図である。
【図１２】本発明に係わる光回路装置の第５実施形態例を示す要部構成図である。
【図１３】従来の光回路装置を示す要部構成図である。
【図１４】上記従来の光回路装置の位相を説明する説明図である。
【図１５】従来提案された光回路装置を示す要部構成図である。
【図１６】上記提案された光回路装置の位相を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ コア（光導波路）
１（１ｅ） 第１の接続光導波路
１（１ｆ） 第２の接続光導波路
１（１ｓ） 第１の位相部接続光導波路
１（１ｔ） 第２の位相部接続光導波路
２ クラッド
３ 光導波路層
４ 凹部（シリコン基板除去部）
５ 光導波路層除去部
７ シリコン基板
８ａ 第１の位相調整手段
８ｂ 第２の位相調整手段
９ａ 第１の薄膜ヒータ
９ｂ 第２の薄膜ヒータ
２１ａ 光分岐器
２１ｂ 光結合器
３０ マッハツェンダ光干渉計回路（光導波回路）
４４ 電極（給電配線）
４６ 薄膜抵抗
５０ 電源（給電電源）
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野等に適用される光回路装置および光回路装置の制御方法に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
光通信等に適用されている光回路装置は、一般に、シリコン基板と、該シリコン基板上にコアとクラッドが形成された光導波路層を有している。前記コアの光導波回路（コアパターン）を様々に設定することにより、様々な機能を有する光回路装置が形成される。
【０００３】
光回路装置の例として、例えば図１３の（ａ）に示すマッハツェンダ光干渉計回路３０を有する光回路装置がある。図１３の（ａ）に示す光回路装置は、コア１の光導波回路が、光の分岐を行う光分岐器２１ａと光の結合を行う光結合器２１ｂと、これらの光分岐器２１ａと光結合器２１ｂを接続する第１の接続光導波路１（１ｅ）と第２の接続光導波路１（１ｆ）を有している。
【０００４】
上記光導波回路であるマッハツェンダ光干渉計回路３０において、光分岐器２１ａまたは光結合器２１ｂは並設された２本のコア１（１ａ、１ｂまたは１ｃ、１ｄ）がそれぞれ近接されて形成されており、また、第１の接続光導波路１（１ｅ）と第２の接続光導波路１（１ｆ）は互いに間隔を介して並設された２本のコア１（１ａ、１ｂ）により形成されている。マッハツェンダ光干渉計回路３０において、光分岐器２１ａと光結合器２１ｂは２×２方向性光結合器である。
【０００５】
また、図１３の（ａ）に示す光回路装置は、マッハツェンダ光干渉計回路３０の第１と第２の接続光導波路１（１ｅ、１ｆ）の少なくとも１本（ここでは２本）に、第１と第２の接続光導波路１（１ｅ、１ｆ）を伝搬する伝搬光の位相を調整する第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂがそれぞれ形成されている。位相調整手段８ａ、８ｂは例えば薄膜ヒータ９ａ、９ｂにより形成されている。なお、４４は薄膜ヒータ９ａ、９ｂへの給電配線（電極）を示す。
【０００６】
第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂが形成されたそれぞれの部位に対応する第１と第２の接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）（以下位相部接続光導波路という）と第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂにより、第１と第２の位相シフタと成している。
【０００７】
位相調整手段８ａ、８ｂである薄膜ヒータ９ａ、９ｂにより位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）の温度が局所的に可変制御されると、この可変制御された側の位相部接続光導波路１（１ｓまたは１ｔ）の屈折率が変化し、変化させた部分のコアの実効屈折率が変化する。これは、石英系ガラス等の屈折率が温度により変化する現象である熱光学効果を利用するものであり、上記効果によって、屈折率が変化したコアを伝搬する光の位相が変化する。このことによって、位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）を伝搬する伝搬光において第１の位相部接続光導波路１ｓと第２の位相部接続光導波路１ｔ間に位相差、すなわち、それぞれＴＥ偏波光における第１の位相部接続光導波路１ｓと第２の接続光導波路１ｔ間の位相差とＴＭ偏波光における第１の位相部接続光導波路１ｓと第２の位相部接続光導波路１ｔ間の位相差が発生することになる。
【０００８】
つまり、上記位相調整手段８ａ、８ｂである薄膜ヒータ９ａ、９ｂの発熱による熱光学効果により、加熱された位相部接続光導波路１（１ｓまたは１ｔ）の実効光導波路長が変化し、実効光導波路長が変化したコアを伝搬する光の位相が変化することで、マッハツェンダ光干渉計回路３０の光透過率を変化させることができる。そのため、図１３の（ａ）に示す光回路装置は、光透過率や光分岐比が可変可能な光導波路型干渉計となり、光可変減衰器や光スイッチ等の機能を得ることができる。
【０００９】
図１３の（ｂ）には、マッハツェンダ光干渉計回路３０と第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂを有する従来の光回路装置の断面構成が、図１３の（ａ）のＡ−Ａ断面図により示されている。図１３の（ｂ）に示すように、シリコン基板７上に石英系ガラスから成るコア１（ここでは位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ））とクラッド２から成る光導波路層３が形成されている。位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）の上側のクラッド２の表面に第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂが形成されている。
【００１０】
上記構成において、第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂの第１と第２の薄膜ヒータ９ａ、９ｂに通電し、第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂの第１と第２の薄膜ヒータ９ａ、９ｂによってクラッド２を介して第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）を加熱すると、前記熱光学効果により第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）の実効屈折率が大きくなる。そして、第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）の実効的な光路長が変化し、伝搬光の位相、すなわち、それぞれＴＥ偏波光の位相とＴＭ偏波光の位相が変化する。
【００１１】
なお、石英系ガラスの屈折率の温度係数ｄｎ／ｄＴは、１０−５（１／℃）程度なので、例えば５ｍｍの長さにわたって第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）の温度を２０℃上昇させると、実効的な光路長が１μｍ程度変化する。
【００１２】
しかしながら、上記熱光学効果を利用した位相シフタでは、下記のような問題があった。すなわち、加熱によって光導波路層３に生じる新たな異方性の内部応力により、位相シフタの位相部接続光導波路の複屈折率が増大し、位相部接続光導波路を伝搬する光の伝搬特性（光減衰量）の偏波依存性、すなわち偏波依存損失（ＰＤＬ）が大きくなるといった問題があった。
【００１３】
上記問題点を図面を参照してさらに詳しく説明する。図１４の（ａ）は図１３の（ａ）に示すような位相シフタを用いたマッハツェンダ光干渉計回路３０を有する従来の構成の光回路装置であるマッハツェンダ光干渉計型可変光減衰器において、第１と第２の薄膜ヒータ９ａ、９ｂへ無通電の状態における第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の接続光導波路１（１ｔ）を伝搬したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相を示す模式図である。
【００１４】
図１４の（ａ）の特性線ａは第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）を伝搬したＴＥ偏波光の位相φＴＥ１と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を伝搬したＴＥ偏波光の位相φＴＥ２を示している。また、特性線ｂは第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を伝搬するＴＭ偏波光のそれぞれの位相φＴＭ１とφＴＭ２を示している。
【００１５】
一般に、クラッド内にコアを埋め込んだ埋め込み型光導波路においては、シリコン基板７と光導波路層３との熱膨張率差等に起因する異方性の応力による複屈折率が存在するため、図１４の（ａ）の特性線ａとｂからわかるように、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を伝搬したＴＥ偏波光の位相φＴＥ１及びφＴＥ２と第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を伝搬したＴＭ偏波光の位相φＴＭ１及びφＴＭ２とは互いに異なっている。
【００１６】
しかし、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）に存在する複屈折率は等しいゆえ、図１４の（ａ）の特性線ａからわかるように第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）を伝搬したＴＥ偏波光の位相φＴＥ１と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を伝搬したＴＥ偏波光の位相φＴＥ２とは等しく、また同様に、特性線ｂからわかるように第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を伝搬したＴＭ偏波光の位相φＴＭ１とφＴＭ２も等しくなる。
【００１７】
したがって、ＴＥ偏波光とＴＭ偏波光における第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）間のＴＥ偏波光の位相差ΔφＴＥ（位相φＴＥ１とφＴＥ２の差）、ＴＭ偏波光の位相差ΔφＴＭ（位相φＴＭ１とφＴＭ２の差）はそれぞれゼロとなり（位相差が発生せず）、光減衰量が発生しない。したがって、それぞれの位相差によって生じる光減衰量の偏波依存性（偏波依存損失）も存在しない。
【００１８】
光減衰量を発生させ、光減衰器として機能させるためには、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）間に温度差を与えることにより、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）間に位相差（ＴＥ偏波光の位相差とＴＭ偏波光の位相差）を発生させる必要がある。
【００１９】
そこで、以下に第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）のみを第１の薄膜ヒータ９ａで加熱することにより、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）間に位相差を発生させる場合を説明する。
【００２０】
図１４の（ｂ）は、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）のみを第１の薄膜ヒータ９ａで加熱した際のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相を説明する説明図である。第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）は加熱されないため、第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）の位相φＴＥ２とφＴＭ２を示す図１２の（ｂ）の特性線ａとｂは、図１４の（ａ）に示す特性線ａとｂとそれぞれ同一である。
【００２１】
図１３に示すような従来の構成の位相シフタにおいて、第１の薄膜ヒータ９ａで加熱をおこなうと、基板に垂直な方向は導波路層の熱膨張による応力が十分に解放され、基板に水平な方向は導波路層の熱膨張による応力が十分に解放されないため、異方性の内部応力が新たに発生し、この異方性の応力により複屈折率がさらに増大する。
【００２２】
そのため、図１４の（ｂ）に示すように加熱された第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）のＴＥ偏波光の位相φＴＥ１は特性線ａから特性線ｃの位置に変化する。また、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）のＴＭ偏波光の位相φＴＭ１は特性線ｂから特性線ｄの位置に変化する。
【００２３】
そして、加熱された第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）におけるＴＥ偏波光の位相φＴＥ１とＴＭ偏波光の位相φＴＭ１の差ΔφＴＥ１−ＴＭ１（φＴＥ１とφＴＭ１の差、この場合は特性線ｄとｃの差で、以下偏波差という）は、加熱されない第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）におけるＴＥ偏波光の位相φＴＥ２とＴＭ偏波光の位相φＴＭ２の偏波差ΔφＴＥ２−ＴＭ２（この場合は特性線ｂとａの差）より大きくなる。
【００２４】
したがって、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を伝搬したＴＥ偏波光のそれぞれの位相φＴＥ１とφＴＥ２の位相差ΔφＴＥ（φＴＥ１とφＴＥ２の差、すなわち図１４の（ｂ）中の特性線ｃとａの差）とＴＭ偏波光のそれぞれの位相φＴＭ１とφＴＭ２の位相差ΔφＴＭ（φＴＭ１とφＴＭ２の差、すなわち図１４の（ｂ）中の特性線ｄとｂの差）が互いに異なる。位相差の発生により光減衰量が生じるが、この異なる位相差によりＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の光減衰量が互いに異なることになり、したがって、前記異なる位相差により決まる光減衰量の偏波依存性（偏波依存損失）が生じてしまうことになる。
【００２５】
そこで、上記問題を解決するために、つまり、上記伝搬光の伝搬特性（光減衰量）の偏波依存性を解消する構成として、例えば図１５に示すような構成の光回路装置が提案されている（例えば非特許文献参照）。
【００２６】
図１５の（ａ）は、上記提案の光回路装置としての熱光学可変光減衰器を説明する説明図である。図１５の（ｂ）は、図１５の（ａ）のＡ−Ａ断面で切断された構成により示されている断面図である。なお、この提案例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略または簡略化する。
【００２７】
この提案例の光回路装置は、図１３の（ａ）に示した光導波回路と第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂを有し、かつ、図１５の（ｂ）に示したような断面構成を有する。図１５の（ｂ）に示す断面構成は、位相調整手段８ａ、８ｂの両側の位相調整手段に沿った領域の光導波路層３が除去されて光導波路層除去部５が形成されている。そして、この光導波路層除去部５が応力解放溝と成すことで、基板と水平方向の応力を解放し、基板と垂直方向と水平方向の応力の異方性を解消することにより前記複屈折率の低減が図られている。
【００２８】
なお、光導波路層除去部５は第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）と間隔を介して形成されており、図１５の（ｂ）に示すように第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）の存在する光導波路層３ａと光導波路層３ｂの幅は等しく形成されている。
【００２９】
図１６の（ａ）は、第１の位相調整手段８ａである第１の薄膜ヒータ９ａと第２の位相調整手段８ｂである第２の薄膜ヒータ９ｂのいずれにも通電しない状態における第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を伝搬したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相を表す模式図である。
【００３０】
図１６の（ａ）からわかるように、光導波路層（つまり光導波路）の異方性の応力が解放されて、複屈折率が小さくなっているため、第１の位相部接続光導波路を伝搬したＴＥ偏波光の位相とＴＭ偏波光の位相の偏波差ΔφＴＥ１−ＴＭ１（図１６の（ａ）の特性線ｂと特性線ａとの差）と第２の位相部接続光導波路を伝搬したＴＥ偏波光の位相とＴＭ偏波光の位相の偏波差ΔφＴＥ２−ＴＭ２（図１６の（ａ）の特性線ｂと特性線ａとの差）が、図１３に示す従来の光回路装置の第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を伝搬したＴＥ偏波の位相とＴＭ偏波の位相のそれぞれの偏波差ΔφＴＥ１−ＴＭ１、ΔφＴＥ２−ＴＭ２（図１４の（ａ）中の特性線ｂと特性線ａとの差）より小さくなる。
【００３１】
なお、第１の位相部接続導波路と第２の位相部接続導波路に存在する複屈折率は低減されてはいるものの等しいゆえ、図１６の（ａ）の特性線ａとｂからわかるように第１の位相部接続導波路を伝搬したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相φＴＥ１とφＴＭ１の偏波差ΔφＴＥ１−ＴＭ１は第２の位相部接続導波路を伝搬したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相φＴＥ２とφＴＭ２の偏波差ΔφＴＥ２−ＴＭ２に等しい。
【００３２】
図１６の（ｂ）は、第１の位相調整手段である第１の薄膜ヒータに通電し、第２の位相調整手段である第２の薄膜ヒータには通電しない状態における第１の位相部接続光導波路と第２の位相部接続光導波路を伝搬したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相を表す模式図である。
【００３３】
第１の位相調整手段である第１の薄膜ヒータに通電し、第１の位相部接続光導波路を加熱した際の熱膨張による異方性の応力も低減されるために、図１６の（ｂ）に示すように加熱された第１の位相部接続光導波路のＴＥ偏波光の位相φＴＥ１は特性線ａから特性線ｃの位置に変化する。また、第１の位相部接続光導波路のＴＭ偏波光の位相φＴＭ１は特性線ｂから特性線ｄの位置に変化する。
【００３４】
図１６の（ｂ）からわかるように、加熱により生じる第１の位相部接続光導波路を伝搬したＴＥ偏波光の位相とＴＭ偏波光の位相の偏波差ΔφＴＥ１−ＴＭ１（図１６の（ｂ）の特性線ｄとｃの差）は、図１３に示される従来の光可変減衰器である光回路装置の第１の位相部接続光導波路を伝搬したＴＥ偏波光の位相とＴＭ偏波光の位相の偏波差ΔφＴＥ１−ＴＭ１（図１４の（ｂ）の特性線ｄとｃの差）より小さくなる。
【００３５】
したがって、第１と第２の位相部接続光導波路間のＴＥ偏波光の位相差ΔφＴＥ（図１６の（ｂ）の特性線ｃとａの差）とＴＭ偏波光の位相差ΔφＴＭ（図１６の（ｂ）の特性線ｄとｂの差）との差は、図１３に示す従来の光可変減衰器である光回路装置の第１と第２の位相部接続光導波路間のＴＥ偏波光の位相差ΔφＴＥ（図１４の（ｂ）の特性線ｃとａの差）とＴＭ偏波光の位相差ΔφＴＭ（図１４の（ｂ）の特性線ｄとｂの差）との差に比較してより小さくなる。
【００３６】
複屈折率の低減を図った提案例の図１５に示す熱光学可変光減衰器の光回路装置の第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）を伝搬する伝搬光の第１と第２の位相部接続光導波路間のＴＥ偏波光の位相差ΔφＴＥ（図１６の（ｂ）の特性線ｃとａの差）と第１と第２の位相部接続光導波路間のＴＭ偏波光の位相差ΔφＴＭ（図１６の（ｂ）の特性線ｄとｂの差）は近い値となる。そのため、ＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相差によって決まる光減衰量の偏波依存性（偏波依存損失）も低減される。
【００３７】
【非特許文献】
橋詰ら著、「ＰＬＣ型可変光減衰器の低ＰＤＬ化」２００１年電子情報通信学会総合大会Ｃ−３−６４
【００３８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように、光回路装置としての熱光学可変光減衰器において、図１５に示すような構成が、上記光の伝搬特性（光減衰量）の偏波依存性の低減化（偏波依存損失の低減化、すなわち低ＰＤＬ化）として提案されているが、この構成では偏波依存性の低減化が不十分であった。
【００３９】
つまり、図１５に示される構成は、図１５の（ｂ）に示すように、第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）が存在する光導波路層３ａと３ｂの幅は等しく形成されるように光導波路層除去部５が設けられており、複屈折率の低減が図られている。
【００４０】
また、前記光導波路層３ａ、３ｂの幅により発生する複屈折率が決定されるため、複屈折率を完全にゼロとするためには前記光導波路層３ａと３ｂの幅を極めて高精度に制御する必要がある。
【００４１】
しかしながら、一般に約５０μｍ以上の厚さを有する光導波路層３を高精度に完全に除去する光導波路除去部を形成する必要があるため、実際には製造プロセスのばらつきによる溝幅、溝形状がばらつき、その結果、前記光導波路層３（３ａ、３ｂ）の幅がばらつくことにより複屈折率が変動してしまい、複屈折率を完全にゼロにすることは困難であった。また、第１と第２の位相部接続光導波路１ｓ、１ｔの存在する光導波路層３ａと３ｂの複屈折率は同一で低複屈折率となるが、上記のばらつきにより安定した低複屈折率を得ることが困難で、そのため、光減衰量の偏波依存性の低減化を安定して得ることが困難であった。
【００４２】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、光減衰量の偏波依存性（偏波依存損失）を解消する光回路装置および光回路装置の制御方法を提供することにある。
【００４３】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明の光回路装置は、基板と、該基板上にコアとクラッドが形成された光導波路層を有し、前記コアの光導波回路は光の分岐を行う光分岐器と光の結合を行う光結合器と、これらの光分岐器と光結合器を接続する第１の接続光導波路と第２の接続光導波路を有し、該第１と第２の接続光導波路にはそれぞれ伝搬光の位相を熱光学効果によって可変可能な第１と第２の位相調整手段が設けられた光回路装置において、前記第１と第２の位相調整手段の位相調整を行った際の位相調整量に対する第１の位相調整手段の位相の偏波差の変化率と第２の位相調整手段の位相の偏波差の変化率とが互いに異なるように形成されており、
第２の接続光導波路には第１の位相調整手段と同一構造のダミーとしての第１のダミー位相調整手段が形成されており、かつ第１の位相調整手段と間隔を介した領域が前記接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層が除去された光導波路層除去部と同一構造の該光導波路層除去部が第１のダミー位相調整手段の形成部位を挟む両側の光導波路層に形成されており、第２の位相調整手段は第１のダミー位相調整手段と間隔を介して接続されており、第１の接続光導波路には第２の位相調整手段と同一構造のダミーとしての第２のダミー位相調整手段が形成されており、かつ第２の位相調整手段と間隔を介した領域が第２の位相調整手段の長手方向に沿って光導波路層が除去された光導波路層除去部と同一構造の該光導波路層除去部が第２のダミー位相調整手段の形成部位を挟む両側の光導波路層に形成されており、第１の位相調整手段は第２のダミー位相調整手段と間隔を介して接続されており、
第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第１の接続光導波路を伝搬した後のＴＥ偏波光の位相と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第２の接続光導波路を伝搬した後のＴＥ偏波光の位相間の位相差と第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第１の接続光導波路を伝搬した後のＴＭ偏波光の位相と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第２の接続光導波路を伝搬した後のＴＭ偏波光の位相間の位相差とが互いに等しくなるように位相調整手段を調節する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００４４】
また、第２の発明の光回路装置は、基板と、該基板上にコアとクラッドが形成された光導波路層を有し、前記コアの光導波回路は光の分岐を行う光分岐器と光の結合を行う光結合器と、これらの光分岐器と光結合器を接続する第１の接続光導波路と第２の接続光導波路を有し、該第１と第２の接続光導波路にはそれぞれ伝搬光の位相を熱光学効果によって可変可能な第１と第２の位相調整手段が設けられた光回路装置において、前記第１と第２の位相調整手段の位相調整を行った際の位相調整量に対する第１の接続光導波路の複屈折率の変化率と第２の接続光導波路の複屈折率の変化率とが互いに異なるように形成されており、
第２の接続光導波路には第１の位相調整手段と同一構造のダミーとしての第１のダミー位相調整手段が形成されており、かつ第１の位相調整手段と間隔を介した領域が前記接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層が除去された光導波路層除去部と同一構造の該光導波路層除去部が第１のダミー位相調整手段の形成部位を挟む両側の光導波路層に形成されており、第２の位相調整手段は第１のダミー位相調整手段と間隔を介して接続されており、第１の接続光導波路には第２の位相調整手段と同一構造のダミーとしての第２のダミー位相調整手段が形成されており、かつ第２の位相調整手段と間隔を介した領域が第２の位相調整手段の長手方向に沿って光導波路層が除去された光導波路層除去部と同一構造の該光導波路層除去部が第２のダミー位相調整手段の形成部位を挟む両側の光導波路層に形成されており、第１の位相調整手段は第２のダミー位相調整手段と間隔を介して接続されており、
第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第１の接続光導波路を伝搬した後のＴＥ偏波光の位相と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第２の接続光導波路を伝搬した後のＴＥ偏波光の位相間の位相差と第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第１の接続光導波路を伝搬した後のＴＭ偏波光の位相と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第２の接続光導波路を伝搬した後のＴＭ偏波光の位相間の位相差とが互いに等しくなるように位相調整手段を調節する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００４５】
さらに、第３の発明の光回路装置は、上記第１の発明または第２の発明に加え、第１の接続光導波路の複屈折率と第２の接続光導波路の複屈折率とが互いに異なるように形成されている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００４６】
さらに、第４の発明の光回路装置は、上記第１の発明または第２の発明または第３の発明に加え、第１または第２の位相調整手段の形成部位の近傍には第１と第２の複屈折率制御手段の少なくとも一方が形成されている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００４７】
さらに、第５の発明の光回路装置は、上記第４の発明に加え、第１と第２の複屈折率制御手段は第１と第２の位相調整手段の形成部位の光導波路に付与されている応力を解放する第１と第２の応力解放手段とした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００４８】
さらに、第６の発明の光回路装置は、上記第５の発明に加え、第１と第２の応力解放手段は、第１と第２の位相調整手段の少なくとも一方の形成部位を挟む両側の光導波路層が接続光導波路と間隔を介した領域が前記接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層表面から基板表面に向かって除去されて光導波路層除去部と成し、該光導波路層除去部と並設されている前記第１と第２の接続光導波路を含む第１の光導波路層の幅と第２の光導波路層の幅が互いに異なるように形成した構成をもって課題を解決する手段としている。
【００４９】
さらに、第７の発明の光回路装置は、上記第６の発明に加え、光導波路層除去部は、光導波路層表面から基板表面に至るまで除去されているように形成した構成をもって課題を解決する手段としている。
【００５０】
さらに、第８の発明の光回路装置は、上記第５または第７の発明に加え、第１と第２の応力解放手段は、第１と第２の位相調整手段の少なくとも一方の形成部位を挟む両側の光導波路層が接続光導波路と間隔を介した領域が前記接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層表面から基板表面に至るまで除去されて光導波路層除去部と成し、該光導波路層除去部の下部に対向する基板表面部位に基板を除去した基板除去部が設けられており、前記光導波路層除去部と並設されている前記第１と第２の接続光導波路を含む第１の光導波路層の幅と第２の光導波路層の幅が互いに異なるように形成した構成をもって課題を解決する手段としている。
【００５１】
さらに、第９の発明の光回路装置は、上記第８の発明に加え、基板除去部は、光導波路層除去部の下部に対向する全領域を包含するシリコン基板表面部位に断面矩形状の凹部が設けられているように形成した構成をもって課題を解決する手段としている。
【００５３】
さらに、第１０の発明の光回路装置は、上記第１乃至第９のいずれか一つの発明に加え、光導波路は石英系ガラスにより形成されている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００５４】
さらに、第１１の発明の光回路装置は、上記第１乃至第１０のいずれか一つの発明に加え、基板はシリコン基板とした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００５５】
さらに、第１２の発明の光回路装置は、上記第１乃至第１１のいずれか一つの発明に加え、第１と第２の位相調整手段はそれぞれ第１と第２の薄膜ヒータとした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００５６】
さらに、第１３の発明の光回路装置は、上記第１２の発明に加え、第１と第２の薄膜ヒータにはそれぞれ給電するための第１と第２の給電配線が接続されており、該第１と第２の給電配線は一つの給電電源に並列接続されており、第１の給電配線と第１の薄膜ヒータのそれぞれの抵抗値の和と第２の給電配線と第２の薄膜ヒータのそれぞれの抵抗値の和が等しい構成をもって課題を解決する手段としている。
【００５７】
さらに、第１４の発明の光回路装置は、上記第１３の発明に加え、第１と第２の給電電源の少なくとも一方には抵抗器が接続されている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００５８】
さらに、第１５の発明の光回路装置は、上記第１乃至第１４のいずれか一つの発明に加え、位相調整手段の位相を調整することにより少なくとも１つの設定波長光の強度を可変する光可変減衰制御部を設けて、光可変減衰器とした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００５９】
さらに、第１６の発明の光回路装置は、上記１乃至１４のいずれか一つの発明に加え、位相調整手段の位相を調整することにより少なくとも１つの設定波長光の出力を可変する光スイッチ制御部を設けて、光スイッチとした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００６０】
さらに、第１７の発明の光回路装置の制御方法は、上記１乃至１６のいずれか一つの発明の光回路装置の制御方法であって、第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第１の接続光導波路を伝搬した後のＴＥ偏波光の位相と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第２の接続光導波路を伝搬した後のＴＥ偏波光の位相間の位相差と第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第１の接続光導波路を伝搬した後のＴＭ偏波光の位相と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第２の接続光導波路を伝搬した後のＴＭ偏波光の位相間の位相差とが互いに等しくなるように位相調整手段を調節する構成をもって問題を解決する手段としている。
【００６１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例あるいは提案例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略または簡略化する。
【００６２】
第１実施形態例の光回路装置は、図１の（ａ）に示す光導波回路である平面導波路構成を有するマッハツェンダ光干渉計回路３０を有し、マッハツェンダ光干渉計回路３０は、光分岐器２１ａと光結合器２１ｂと、これらの光分岐器２１ａと光結合器２１ｂを接続する第１の接続光導波路１（１ｅ）と第２の接続光導波路１（１ｆ）から構成されている。第１の接続光導波路１（１ｅ）と第２の接続光導波路１（１ｆ）の一部、すなわち、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）にそれぞれ第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂが形成されており、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と第１の位相調整手段８ａとで第１の位相シフタと成し、第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）と第２の位相調整手段８ｂとで第２の位相シフタと成している。
【００６３】
また、第１実施形態例の光回路装置は、図１の（ｂ）に示す断面構成を有している。なお、図１の（ｂ）は図１の（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１の（ｂ）に示すように、第１実施形態例の光回路装置は、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）に沿って第１の位相調整手段８ａを形成し、この第１の位相調整手段８ａの両側に光導波路除去部５を形成して応力解放溝と成し、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）の異方性の応力を低減化している。
【００６４】
上記のように形成することにより、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）の複屈折率Ｂ１と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）の複屈折率Ｂ２とは互いに異なることになる。つまり、第１の位相調整手段８ａの位相調整量に対する複屈折率の変化率ｄＢ１／ｄφと第２の位相調整手段８ｂの位相調整量に対する複屈折率の変化率ｄＢ２／ｄφとが互いに異なることになる。
【００６５】
第１実施形態例の光回路装置において、第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂには、第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂの位相を制御することにより少なくとも１つの設定波長光の強度を可変する光可変減衰制御部（図示せず）が接続されており、第１実施形態例の光回路装置は光可変減衰器と成している。
【００６６】
第１実施形態例は以上のように構成されており、第１実施形態例の構成を決定するにあたり、本発明者は、図１３に示す従来の構成の位相シフタを用いたマッハツェンダ光干渉計回路３０を有する光回路装置であるマッハツェンダ光干渉計型光可変減衰器における偏波依存性損失の低減化についての検討を行った。また、図１５に示す提案例のマッハツェンダ光干渉計回路３０であるマッハツェンダ光干渉計型光可変減衰器における偏波依存性損失の低減化についての検討も行った。
【００６７】
まず、図１３に示す従来の構成の位相シフタを用いたマッハツェンダ光干渉計回路３０を有するマッハツェンダ光干渉計型光可変減衰器における偏波依存性損失の低減化についての検討を行った。
【００６８】
すなわち、第１の位相調整手段８ａである第１の薄膜ヒータ９ａだけではなく第２の位相調整手段８ｂである第２の薄膜ヒータ９ｂにも電力供給し、第２の薄膜ヒータ９ｂにより第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を加熱することにより、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）で発生したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相の偏波差ΔφＴＥ１−ＴＭ１（図１４の（ｂ）の特性線ｄとｃの差）と等しい量の位相の偏波差ΔφＴＥ２−ＴＭ２を第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）にも発生させることにより、ＴＥ偏波光における第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）の位相と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）の位相の位相差ΔφＴＥとＴＭ偏波光における第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）の位相と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）の位相の位相差ΔφＴＭとを等しくできると考えた。
【００６９】
しかしながら、図１３の（ａ）に示すような従来の位相シフタを用いたマッハツェンダー光干渉計型光可変減衰器においては、第１の位相シフタと第２の位相シフタの構造は同一であるため、上記のように第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）で発生したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相の偏波差ΔφＴＥ１−ＴＭ１と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）で発生したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相の偏波差ΔφＴＥ２−ＴＭ２を等しくなるように第１と第２の薄膜ヒータ９ａ、９ｂに電力供給をおこなうと、図１４の（ｃ）に示すように、第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）を伝搬したＴＥ偏波光の位相φＴＥ１とφＴＥ２、およびＴＥ偏波光の位相φＴＭ１とφＴＭ２も互いに等しくなり、第１と第２の位相部接続光導波路間のそれぞれの偏波光の位相差ΔφＴＥおよびΔφＴＭがともにゼロとなってしまい、光減衰量が得られないためマッハツェンダー光干渉計型光可変減衰器としての機能を果たさなくなってしまう。
【００７０】
つぎに、図１５に示す提案例のマッハツェンダ光干渉計回路３０を有するマッハツェンダ光干渉計型光可変減衰器における偏波依存性損失の低減化についての検討を行った。
【００７１】
すなわち、第１の位相調整手段８ａである第１の薄膜ヒータ９ａだけではなく第２の位相調整手段８ｂである第２の薄膜ヒータ９ｂにも電力供給し、第２の薄膜ヒータ９ｂにより第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を加熱することにより、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）で発生したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相の偏波差ΔφＴＥ１−ＴＭ１（図１６の（ｂ）の特性線ｄとｃの差）と等しい量の位相の偏波差ΔφＴＥ２−ＴＭ２を第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）にも発生させることにより、ＴＥ偏波光における第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）の位相と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）の位相の位相差ΔφＴＥとＴＭ偏波光における第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）の位相と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）の位相の位相差ΔφＴＭとを等しくできると考えた。
【００７２】
しかしながら、図１５の（ａ）に示すような提案例のマッハツェンダー光干渉計型光可変減衰器においては、第１の位相シフタと第２の位相シフタの構造は同一であるため、上記のように第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）で発生したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相の偏波差ΔφＴＥ１−ＴＭ１と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）で発生したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相の偏波差ΔφＴＥ２−ＴＭ２を等しくなるように第１と第２の薄膜ヒータ９ａ、９ｂに電力供給をおこなうと、図１６の（ｃ）に示すように、第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）を伝搬するＴＥ偏波光の位相φＴＥ１とφＴＥ２、およびＴＭ偏波光の位相φＴＭ１とφＴＭ２も互いに等しくなり、第１と第２の位相部接続光導波路間のそれぞれの偏波光の位相差ΔφＴＥおよびΔφＴＭがともにゼロとなってしまい、光減衰量が得られないためマッハツェンダー光干渉計型光可変減衰器としての機能を果たさなくなってしまう。
【００７３】
そこで、本発明者は、以上のような検討結果から、光減衰器として機能し、かつ、光減衰量の偏波依存性を解消するためには、第１と第２の位相部接続光導波路を伝搬した伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光それぞれの位相の偏波差が等しく（φＴＥ−ＴＭ＝φＴＥ１−ＴＭ１＝φＴＥ２−ＴＭ２）なるように、すなわち第１と第２の位相部接続光導波路を伝搬した伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光それぞれの位相の位相差が等しく（ΔφＴＥ＝ΔφＴＭ＝ΔφＴＥ１−ＴＥ２＝ΔφＴＭ１−ＴＭ２）なるように、すなわち第１と第２の位相部接続光導波路の複屈折率が等しく（Ｂ１＝Ｂ２）なるように第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂの位相調整をおこなった際の第１の位相部接続光導波路の位相φ１と第２の位相部接続光導波路の位相φ２とが互いに異なるような構成とすれば良いことを見いだした。
【００７４】
そのためには、第１の位相調整手段による位相調整量に対する第１の位相調整手段の位相の偏波差φＴＥ１−ＴＭ１の変化率ｄφＴＥ１−ＴＭ１／ｄφと第２の位相調整手段による位相調整量に対する第２の位相調整手段の位相の偏波差φＴＥ２−ＴＭ２の変化率ｄφＴＥ２−ＴＭ２／ｄφとが互いに異なればよい。
【００７５】
位相調整手段の位相の偏波差の変化率は、位相調整手段形成部位の位相部接続光導波路の複屈折率の変化率によって決まるため、第１の位相調整手段の位相の偏波差の変化率と第２の位相調整手段の位相の偏波差の変化率を異ならせるためには、第１の位相調整手段による位相調整量に対する第１の位相調整手段形成部位の第１の位相部接続導波路の複屈折率Ｂ１の変化率ｄＢ１／ｄφと第２の位相調整手段による位相調整量に対する第２の位相調整手段形成部位の第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）の複屈折率Ｂ２の変化率ｄＢ２／ｄφとが互いに異なればよい。
【００７６】
また、第１と第２の位相調整手段形成部位の複屈折率の変化率を異ならせるためには、複屈折率の発生原因である第１と第２の位相調整手段形成部位のそれぞれの光導波路層の異方性の応力が互いに異なれば良い。つまり、第１と第２の位相調整手段形成部位のそれぞれの光導波路層（すなわち、第１と第２の位相部接続光導波路）の複屈折率が互いに異なれば良い。
【００７７】
本発明者は、以上の検討結果、上記のような特性を実現するためには、例えば、第１と第２の位相調整手段の少なくとも一方の形成部位を挟む両側の光導波路層が位相部接続光導波路と間隔を介した領域が前記位相部接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層表面から基板表面に至るまで除去されて応力解放溝と成し、該応力解放溝と並設されている前記第１と第２の位相部接続光導波路を含む第１の光導波路層の幅と第２の光導波路層の幅が互いに異なるように形成する構成にすれば良いことを見いだし、上記構成の本第１実施形態例の光回路装置を提案することにした。
【００７８】
つまり、本発明者は、まず、第１の位相調整手段８ａの形成部位の両側に光導波路除去部５を形成して応力解放溝と成し、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）の異方性の応力を低減化し、第２の位相調整手段８ｂ形成部位の両側には光導波路除去部を形成しない構成とし、第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）の異方性の応力の低減をしないように形成した。
【００７９】
この構成により、光減衰量の偏波依存性を解消できることを以下に説明する。まず、第１と第２の薄膜ヒータに電力供給しない状態における第１と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光の各位相を図３の（ａ）に示す。図３の（ａ）中、特性線ａ１とｂ１はそれぞれ第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相であり、特性線ａ２とｂ２はそれぞれ第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相である。
【００８０】
第２の接続光導波路の異方性の応力を低減せず、第１の接続光導波路の異方性の応力を低減しているため、図３の（ａ）からわかるように、第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相の偏波差φＴＥ１−ＴＭ１（特性線ｂ１とａ１の差）は第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相の偏波差φＴＥ２−ＴＭ２（特性線ｂ２とａ２の差）より小さくなっている。
【００８１】
つぎに、第１の薄膜ヒータに電力供給すると、第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相が増大し、と同時に位相の偏波差φＴＥ１−ＴＭ１も少しずつ増大する。ある電力供給量の時点で、第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相の偏波差φＴＥ１−ＴＭ１が第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相の偏波差φＴＥ２−ＴＭ２と等しくなる。
【００８２】
図３の（ｂ）は第１と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相の偏波差が等しくなるように第１の薄膜ヒータに電力供給した際の各位相の状態を説明する模式図である。図３の（ｂ）中、特性線ａ１’とｂ１’は第１と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相の偏波差が等しくなるように第１の薄膜ヒータに電力供給した際の第１接続光導波路を伝搬する伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相を示す。なお、特性線ａ２とｂ２は第２接続光導波路を伝搬する伝搬光のＴＥ偏波光ＴＭ偏波光の位相を示しており、図３の（ａ）の特性線ａ２とｂ２と同一位置にある。
【００８３】
図３の（ｂ）は、第１と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相の偏波差が等しくなるように第１の薄膜ヒータに電力供給した際の、第１と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相のそれぞれの偏波差φＴＥ１−ＴＭ１（特性線ｂ１’とａ１’の差）とφＴＥ２−ＴＭ２（特性線ｂ２とａ２の差）とが等しくなった状態を示している。なお、ＴＥ偏波光とＴＭ偏波光それぞれの位相差ΔφＴＥ＝ΔφＴＥ１−ＴＥ２とΔφＴＭ＝ΔφＴＭ１−ＴＭ２は等しくなっている。
【００８４】
上記位相差に応じた光減衰量を得ることができ、第１と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光のそれぞれの位相差が同一であるために、光減衰量の偏波依存性を解消することができることになる。
【００８５】
したがって、第１実施形態例のように、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）の複屈折率Ｂ１と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）の複屈折率Ｂ２とは互いに異なるように形成することにより、つまり、第１の位相調整手段８ａの位相調整量に対する複屈折率の変化率ｄＢ１／ｄφと第２の位相調整手段８ｂの位相調整量に対する複屈折率の変化率ｄＢ２／ｄφとが互いに異なるように形成することにより、所望の光減衰量が得られ、かつ、光減衰量の偏波依存性を解消することができることになる。
【００８６】
さらに、第１の薄膜ヒータへの電力供給を増やしていくと、第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相が増大し、と同時に位相の偏波差φＴＥ１−ＴＭ１も少しずつ増大する。そこで、第２の薄膜ヒータへの電力供給を開始する。第２の接続光導波路は複屈折率の低減を行っていないため、第２の薄膜ヒータへの電力供給により第２の接続光導波路が加熱されると、第２の接続光導波路の複屈折率が増大し位相の偏波差も増大する。したがって、第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相にわずかな位相変化量を生じさせた際に、第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光で増大した位相の偏波差φＴＥ１−ＴＭ１と等しい第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相の偏波差φＴＥ２−ＴＭ２を生じさせることができる。
【００８７】
図３の（ｃ）は、上記のように第１と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光で増大した位相の偏波差φＴＥ１−ＴＭ１とφＴＥ２−ＴＭ２が等しくなるように、第１と第２の薄膜ヒータの両方に電力供給した場合の各位相を示す模式図である。特性線ａ１”とｂ１”は第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相を示す。特性線ａ２”とｂ２”は第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の位相を示す。
【００８８】
図３の（ｃ）からわかるように、ＴＥ偏波光における第１と第２の接続光導波路間の位相差ΔφＴＥ１−ＴＥ２（特性線ａ１”とａ２”の差）とＴＭ偏波光における第１と第２の接続光導波路間の位相差ΔφＴＭ１−ＴＭ２（特性線ｂ１”とｂ２”の差）が等しい。上記のように位相差ΔφＴＥ１−ＴＥ２とΔφＴＭ１−ＴＭ２を増大させ、かつ、等しい位相差とすることにより、光減衰量の偏波依存性を完全に解消した状態で光減衰量を増大させることができる。
【００８９】
上記のように、第１実施形態例の光回路装置は、光減衰量の偏波依存性を完全に解消したマッハツェンダ光干渉計型光可変減衰器を実現できる。
【００９０】
第１実施形態例は以上のように構成されており、本発明者は、本願発明の光回路装置の構成を決定するために、図１に示す第１実施形態例のマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器の挿入損失の偏波依存性の解消について、さらに定式化する検討を行った。
【００９１】
図１に示す光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器において、第１の光導波路１（１ａ）の入射端１７から信号光を入射し、第３と４の光導波路１（１ｃ、１ｄ）のそれぞれの出射端１９、２０から信号光を出射する場合の信号光の挿入損失Ｄは、光導波路の損失を無視すると以下の（１）式により表される。
【数１】
【００９２】
ここで、以下のようにおくと、
【数２】
【数３】
【００９３】
前記結合効率とは、一方の光導波路（この場合第１の光導波路１（１ａ）の入射端１７から入射された光パワーが他方の光導波路（この場合第４の光導波路１（１ｄ）の出射端２０から出射される割合を示す。一般に、第１実施形態例のようなマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器において、光分岐器と光結合器（この場合いずれも２×２方向性結合器）が同一とみなせる場合、前記結合効率ηは以下の（３）式で表される。
【数４】
【００９４】
第１と第２の接続光導波路間の位相差ΔΦは、以下の（４）式で表される。
【数５】
【００９５】
Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌとすると、（４）式は以下の（５）式となる。
【数６】
【００９６】
そこで、第１と第２の位相調整手段である第１と第２の薄膜ヒータに電力Ｗ１、Ｗ２を供給し、第１と第２の位相部接続光導波路にそれぞれΔＴ１、ΔＴ２の温度上昇を付与した際の各偏波光に対応する等価屈折率ｎｅｆｆ１ＴＥ、ｎｅｆｆ１ＴＭ、ｎｅｆｆ２ＴＥ、ｎｅｆｆ２ＴＭは、それぞれ以下の（６）から（９）式で表される。
【数７】
【００９７】
ここで、所望の光減衰量を得るための設定位相差を付与する第１と第２の位相部接続光導波路間の等価屈折率差（ｎｅｆｆ１−ｎｅｆｆ２）をΔｎ、電力供給していない状態における第１と第２の位相部接続光導波路間の等価屈折率差をそれぞれΔｎ０ＴＥ＝ｎｅｆｆ１ＴＥ０−ｎｅｆｆ２ＴＥ０、Δｎ０ＴＭ＝ｎｅｆｆ１ＴＭ０−ｎｅｆｆ２ＴＭ０とすると、ＴＥ偏波光とＴＭ偏波光におけるそれぞれの等価屈折率差ΔｎＴＥとΔｎＴＭが等しい等価屈折率差Δｎは、（６）乃至（９）から、以下の（１０）、（１１）式で表される。
【数１１】
（１０）式から、以下の（１２）が得られる。
【数１３】
【数１４】
さらに、Δｎは（１）乃至（４）式から、以下の（１４）式で表せる。
【数１５】
上記（１４）式を（１２）及び（１３）式に代入し、ΔＴ１及びΔＴ２を求めると、以下の（１５）、（１６）式が得られる。
【数１６】
上記（１５）及び（１６）式から、第１と第２の位相調整手段形成部位の第１と第２の位相部接続光導波路における各偏波光の等価屈折率の温度係数α１ＴＥ、α１ＴＭ、α２ＴＥ、α２ＴＭと所望の挿入損失Ｄを設定すると、設定した所望の挿入損失Ｄとするための必要な温度上昇量ΔＴ１とΔＴ２を一義的に求めることができる。
【０１０２】
すなわち、第１と第２の位相部接続光導波路における各偏波光の等価屈折率の温度係数α１ＴＥ、α１ＴＭ、α２ＴＥ、α２ＴＭを与え、必要な温度上昇量ΔＴ１とΔＴ２を設定することにより、偏波依存性のない所望の挿入損失Ｄが得られることになる。
【０１０３】
また、同様に、第１と第２の薄膜ヒータへの電力供給量（第１と第２の薄膜ヒータへ印可される電力）Ｗ１、Ｗ２は、以下の（１７）と（１８）式で表される。
【数１８】
（１７）と（１８）式からわかるように、電力供給のない状態における第１と第２の位相調整手段形成部位の第１と第２の位相部接続光導波路間の各偏波光における等価屈折率差Δｎ０ＴＥ、Δｎ０ＴＭ及び第１と第２の位相調整手段である第１と第２の薄膜ヒータへの電力供給量に対する第１と第２の位相調整手段形成部位の第１と第２の位相部接続光導波路の等価屈折率の変化率γ１ＴＥ、γ１ＴＭ、γ２ＴＥ、γ２ＴＭと、所望の挿入損失Ｄを設定すると、設定した所望の挿入損失Ｄとするための必要な電力供給量Ｗ１とＷ２を一義的に求めることができる。
【０１０５】
なお、電力供給のない状態における第１と第２の位相調整手段形成部位の第１と第２の位相部接続光導波路間の各偏波光における等価屈折率差Δｎ０ＴＥ、Δｎ０ＴＭは、電力供給のない状態における結合効率測定結果から、（１４）式を用いて導出できる。
【０１０６】
すなわち、電力供給のない状態における第１と第２の位相調整手段形成部位の第１と第２の位相部接続光導波路間の各偏波光における等価屈折率差Δｎ０ＴＥ、Δｎ０ＴＭと、第１と第２の位相調整手段である第１と第２の薄膜ヒータへの電力供給量に対する第１と第２の位相調整手段形成部位の第１と第２の位相部接続光導波路の等価屈折率の変化率γ１ＴＥ、γ１ＴＭ、γ２ＴＥ、γ２ＴＭを与え、必要な電力供給量Ｗ１とＷ２を設定することにより、偏波依存性のない所望の挿入損失Ｄが得られることになる。
【０１０７】
以上のように、挿入損失の偏波依存性の解消について定式化の検討結果、（１５）、（１６）式または（１７）、（１８）式を満足するような電力をそれぞれ第１と第２の位相調整手段に供給することにより、ＴＥ偏波光及びＴＭ偏波光に対して等しい等価屈折率差Δｎ＝ΔｎＴＥ＝ΔｎＴＭ、すなわち、（４）式からわかるように、ＴＥ偏波光及びＴＭ偏波光に対して等しい位相差を与えることができるので、ＴＥ偏波光及びＴＭ偏波光に対して偏波依存性のない等しい挿入損失Ｄを得ることができる。
【０１０８】
したがって、以上のように、第１実施形態例のマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器において、挿入損失の偏波依存性のないマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器としての光回路装置を実現することができる。
【０１０９】
つぎに、第１実施形態例の光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器の製造方法について説明する。図２は第１実施形態例のマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器としての光回路装置の製造方法について説明する説明図である。なお、図２は図１の（ａ）のＡ−Ａ断面図で示している。
【０１１０】
まず、図２の（ａ）に示すシリコン基板７上に火炎加水分解堆積法（ＦＨＤ法）を用いて石英系ガラスから成る膜厚４０μｍの下部クラッド層２（２ａ）及び膜厚６μｍのコア層１を成膜した。この際、コア層１の屈折率が下部クラッド層２（２ａ）のそれより０．８％高くなるように、コア層１にＧｅＯ２を添加した。
【０１１１】
つぎに、図２の（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィーとドライエッチングにより、幅６．５μｍのコア１の光導波回路をパターニング形成した。コア１の光導波回路３０は、図１の（ａ）に示すように、光分岐器２１ａと光結合器２１ｂと、これらの光分岐器２１ａと光結合器２１ｂを接続する第１と第２の接続光導波路１（１ｅ、１ｆ）が互いに等しい長さに形成されており、第１と第２の接続光導波路１（１ｅ、１ｆ）はそれぞれ長手方向に長さ５ｍｍの直線部、すなわち、位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）を有している。
【０１１２】
また、第１と第２の接続光導波路１（１ｅ、１ｆ）の直線部である第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）は２５０μｍ間隔で互いに並設されている。さらに、光分岐器２１ａと光結合器２１ｂの結合効率ηは波長１．５５μｍの光に対して５０％になるように設定した。図２は図１の（ａ）のＡ−Ａ断面による切断面で示されているので、コア１は第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）の切断面が示されている。
【０１１３】
つぎに、図２の（ｃ）に示すように、ＦＨＤ法を用いて膜厚２０μｍの上部クラッド層２（２ｂ）を形成し、コア１の光導波回路をクラッド層２内に埋め込んで光導波路層３を形成した。
【０１１４】
つぎに、図２の（ｄ）及び図１の（ａ）に示すように、スパッタ法とリフトオフ法を用いて、第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）のそれぞれに対応する光導波路層３の上面にＮｉ製の薄膜ヒータ９ａ、９ｂを設けた。この第１と第２の薄膜ヒータ９ａ、９ｂは長さ５ｍｍ、幅１０μｍ、膜厚０．５μｍに形成されており、第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂを成している。なお、Ｎｉ膜と光導波路層３の表面との密着性を向上させるため、Ｎｉ膜の下部に膜厚０．１μｍのＴｉ膜を形成した。図２の（ｄ）は図１の（ａ）のＡ−Ａ切断面で切断した図を示している。
【０１１５】
第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂと第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂ形成部位の第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）によりそれぞれ第１と第２の位相シフタを構成している。
【０１１６】
つぎに、上記第１と第２の薄膜ヒータ９ａ、９ｂの作製方法と同様の方法でＴｉ／Ｎｉ／Ａｕの３層から成る給電用配線（図示せず）を形成した。
【０１１７】
つぎに、図２の（ｅ）及び図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の位相シフタの第１の位相調整手段８ａである第１の薄膜ヒータ９ａの形成部位を挟む両側の光導波路層３が第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）と平行に間隔を介した領域が前記第１の位相部接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層表面から基板表面に至るまでドライエッチングにより除去して光導波路層除去部５を形成し応力解放溝と成した。光導波路層除去部５の寸法は長さ５ｍｍ、幅５０μｍとした。また、第１の位相部接続光導波路を含む光導波路層３（３ａ）の幅は４５μｍとなるようにした。なお、第２の位相部接続光光導波路を含む光導波路層３（３ｂ）の幅は１ｍｍとなるようにした。
【０１１８】
第１実施形態例の光回路装置としてのマッハツェンダ光干渉計型光可変減衰器は、以上のように製造される。つぎに、このようにして製造された第１実施形態例のマッハツェンダ光干渉計型光可変減衰器について、光減衰量の偏波依存性のない所望の設定光減衰量を得る方法について説明する。
【０１１９】
まず、第１と第２の位相シフタに電力を供給しない状態において、図１の（ａ）に示すように、波長１．５５μｍのＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の伝搬光を第１の光導波路１（１ａ）の入射端１７から入射し、第４の光導波路１（１ｄ）の出射端２０から出射された伝搬光の挿入損失ＤをＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の両方についてそれぞれ独立に測定した。その結果、ＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の挿入損失は光ファイバとの接続損失を含めてそれぞれ０．９８ｄＢ、０．９５ｄＢであった。
【０１２０】
つぎに、第１と第２の位相シフタの第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂにそれぞれ独立に電力を供給し、ＴＥ偏波光、ＴＭ偏波光それぞれの挿入損失を測定して、電力供給量と挿入損失の関係を求めた。また、各偏波光による挿入損失の差（ＰＤＬ）も求めた。その結果を図４に示す。図４の（ａ）は第１の位相シフタにおける電力供給量と挿入損失の関係及び電力供給量と各偏波光による挿入損失の差（ＰＤＬ）を示す。また、図４の（ｂ）は第２の位相シフタにおける電力供給量と挿入損失の関係及び電力供給量と各偏波光による挿入損失の差（ＰＤＬ）を示す。
【０１２１】
図４の（ａ）、（ｂ）において、特性線ａはＴＥ偏波光の電力供給量に対する挿入損失を示し、また、特性線ｂはＴＭ偏波光の電力供給量に対する挿入損失を示し、さらに、特性線ｃは電力供給量に対するＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の挿入損失の差（ＰＤＬ）を示している。
【０１２２】
図４の（ａ）、（ｂ）からわかるように、第１の位相シフタの第１の位相調整手段である第１の薄膜ヒータの形成部位を挟む両側の光導波路層の第１の位相部接続光導波路と平行に間隔を介した領域のみが前記第１の位相部接続光導波路の長手方向に沿って除去されて光導波路層除去部を形成しているため、第１の位相調整手段に電力供給した場合と第２の位相調整手段に電力供給した場合とで、等しい電力供給量に対してＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の挿入損失とＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の挿入損失の差（ＰＤＬ）が互いに大きく異なる。
【０１２３】
図４の（ａ）からわかるように、光導波路層除去部を形成した第１の位相シフタの第１の位相調整手段に単独で電力供給した場合においても、例えば挿入損失が約１１ｄＢの値となるとき、すなわち、光減衰量（初期状態からの挿入損失の増加分）が約１０ｄＢの値となるとき、ＰＤＬが約１ｄＢと大きな値となっており、光導波路層除去部５を形成しても第１の位相シフタとして単独で使用できるほどにＰＤＬを低減できていない。
【０１２４】
つぎに、図４の（ａ）、（ｂ）のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の挿入損失の測定結果から、第１と第２の位相シフタ部位の第１と第２の位相部接続光導波路のそれぞれの電力供給量に対する等価屈折率の変化率との関係を求める。
【０１２５】
（１４）式からわかるように、第１と第２のいずれか一方の位相シフタに電力供給した場合、電力供給した位相シフタの位相部接続光導波路における等価屈折率の変化率は、第１と第２の位相シフタの第１と第２の位相部接続光導波路における等価屈折率差Δｎの変化率に等しい。
【０１２６】
そこで、第１と第２の位相シフタの第１と第２の位相調整手段にそれぞれ単独に電力供給した際の挿入損失測定結果の値(図４の（ａ）、（ｂ）におけるそれぞれの特性線ａとｂの値）と、式（１４）から各電力供給量における等価屈折率差Δｎを求めることによって、ＴＥ偏波光とＴＭ偏波光について電力供給量に対する等価屈折率差Δｎとの関係を求めた。その結果を図５の（ａ）と（ｂ）に示す。なお、２×２方向性結合器である光分岐器と光結合器の結合効率κは、同一基板上に作製した２×２方向性結合器である光分岐器と光結合器それぞれ単独の回路の測定値を採用している。
【０１２７】
図５の（ａ）は第１の位相シフタの第１の位相調整手段に独立に電力供給した場合の、ＴＥ偏波光とＴＭ偏波光について電力供給量に対する等価屈折率差Δｎを表す。また、図５の（ｂ）は第２の位相シフタの第２の位相調整手段に独立に電力供給した場合の、ＴＥ偏波光とＴＭ偏波光について電力供給量に対する等価屈折率差Δｎを表す。
【０１２８】
図５の（ａ）、（ｂ）において、特性線ａはＴＥ偏波光の等価屈折率差Δｎを示し、特性線ｂはＴＭ偏波光の等価屈折率差Δｎを示す。図５の（ａ）と（ｂ）から、電力供給量に対する第１と第２の位相シフタの第１と第２の位相部接続光導波路におけるＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の等価屈折率差Δｎの変化率γ１ＴＥ、γ１ＴＭ、γ２ＴＥ、γ２ＴＭをそれぞれ求めた結果を表１に示す。
【０１２９】
表１
以上の測定結果から、式（１７）、（１８）より０から２０ｄＢまでの光減衰量（挿入損失から初期挿入損失を差し引いた量、すなわち、挿入損失の増分）の範囲内での、ＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の等しい設定光減衰量となる第１と第２の位相調整手段への電力供給量を求めた結果を図６に示す。図６中、特性線ａは第１の位相シフタにおける設定光減衰量と電力供給量の関係を示し、特性線ｂは第２の位相シフタにおける光減衰量と電力供給量の関係を示す。
【０１３１】
以上のように、式（１７）、（１８）より求めた結果（図６）を確認するために、５、１０、１５、２０ｄＢの設定光減衰量となるように第１と第２の位相調整手段にそれぞれ電力供給して、設定光減衰量に対する実際に測定された光減衰量とＰＤＬの結果を表２に示す。
【０１３２】
表２
表２の結果を図に表したのが図７である。図７中、特性線ａはＴＥ偏波光の設定光減衰量と実際に測定した測定光減衰量の関係を示し、特性線ｂはＴＥ偏波光の設定光減衰量と実際に測定した測定光減衰量の関係を示し、特性線ｃは設定光減衰量とＰＤＬの関係を示している。
【０１３４】
表２および図７からわかるように、２０ｄＢという大きな光減衰量を付与した際も、ＰＤＬは−０．１２ｄBと非常に小さく抑えられている。以上の結果より、本発明の構成によれば、第１実施形態例の光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器の光減衰量の偏波依存性をほぼ解消でき、伝搬光の光特性を損なうことなく、所望の光減衰量を実現できる。
【０１３５】
つぎに、本発明に係わる第２実施形態例について説明する。第２実施形態例を図８の（ａ）と（ｂ）に示す。図８の（ｂ）は、図８の（ａ）の光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器のＡ−Ａ切断面の断面図である。
【０１３６】
第２実施形態例の構成は、第１実施形態例の構成とほぼ同様であり、第２実施形態例の構成が第１実施形態例の構成と異なる点は、第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）に沿った第２の位相調整手段８ｂの両側にも光導波路除去部５を形成して応力解放溝と成し、第１の位相部接続光導波路１（１ｓ）を含む光導波路層３（３ａ）の幅と第２の位相部接続光導波路１（１ｔ）を含む光導波路層３（３ｂ）の幅を異なる幅としていることである。光導波路層３（３ａ）の幅Ｌ１は３０μｍとし、光導波路層３（３ｂ）の幅Ｌ２は１００μｍとしている。その他の構成は、第１実施形態例と同様であり、また、製造方法も第１実施形態例と同様である。
【０１３７】
第２実施形態例において、第１実施形態例と同様の電力供給方法と測定方法によりＴＥ偏波光とＴＭ偏波光それぞれの光減衰量を測定した。５、１０、１５、２０ｄＢの設定光減衰量となるように第１の位相シフタと第２の位相シフタにそれぞれ電力供給して、設定光減衰量に対する実際に測定された光減衰量とＰＤＬの結果を表３に示す。
【０１３８】
表３
第２実施形態例においても、表３からわかるように、２０ｄＢという大きな光減衰量を付与してもＰＤＬは−０．１２ｄＢと非常に小さく抑制されている。また、第２実施形態例においては、第１と第２の位相シフタ両方の両側に光導波路除去部５を形成しており、第２の位相部接続光導波路を含む光導波路層３（３ｂ）の幅を第１の実施形態例の対応する幅より大幅に小さくしたことにより、電力供給量も大幅に抑えられている。
【０１４０】
つぎに、本発明に係わる第３実施形態例について説明する。第３実施形態例を図９の（ａ）と（ｂ）に示す。図９の（ｂ）は、光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器である図９の（ａ）のＡ−Ａ切断面の断面図である。
【０１４１】
第３実施形態例の構成は、第１実施形態例の構成とほぼ同様であり、第３実施形態例の構成が第１実施形態例の構成と異なる点は、第１の位相シフタの第１の位相調整手段８ａである第１の薄膜ヒータ９ａの形成部位を挟む両側の光導波路層３が第１の位相部接続光導波路と平行に間隔を介した領域が前記第１の位相部接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層表面から基板表面に至るまで除去して光導波路層除去部５を形成した構成にした上で、さらに、該光導波路層除去部５の下部に対向する全領域を包含するシリコン基板表面部位に断面矩形状の凹部４を設けたことである。
【０１４２】
さらに、２×２方向性結合器である光分岐器２１ａと光結合器２１ｂを分岐比が１対１の２×２マルチモード干渉計導波路（ＭＭＩ：Ｍｕｌｔｉ−Ｍｏｄｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）の光分岐器２１ａと光結合器２１ｂの構成としたことである。なお、光分岐器２１ａと光結合器２１ｂである２×２ＭＭＩは、２×２方向性結合器に比べて分岐比の波長依存性小さい等の利点を有する。
【０１４３】
以下に第３実施形態例の製造方法を説明する。図１０の（ａ）から（ｆ）に第３実施形態例の製造の工程図を示す。図１０の（ａ）から（ｅ）までの工程は第１実施形態例の図２の（ａ）から（ｅ）までの工程と同様であり、図１０の（ａ）から（ｅ）までの工程の説明は省略し、第３実施形態例の特徴的なシリコン基板表面部位に断面矩形状の凹部４を設ける工程である図１０の（ｆ）について説明する。
【０１４４】
図１０の（ｅ）で光導波路層除去部５を形成した後、図１０の（ｆ）では光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器を作製したチップをＫＯＨ水溶液に浸し、ＫＯＨのシリコン基板に対する異方性エッチングを利用してシリコン基板をエッチングして、光導波路層除去部５の下部の幅５０μｍより２０μｍ幅広である７０μｍ幅、１０μｍ深さ、５ｍｍ長さの断面矩形状の凹部４を形成した。
【０１４５】
以上のように作製したマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器について、第１実施形態例と同様の電力供給方法と測定方法によりＴＥ偏波光とＴＭ偏波光それぞれの光減衰量を測定した。５、１０、１５、２０ｄＢの設定光減衰量となるように第１の位相シフタと第２の位相シフタにそれぞれ電力供給して、設定光減衰量に対する実際に測定された光減衰量とＰＤＬの結果を表４に示す。
【０１４６】
表４
表４からわかるように、２０ｄＢという大きな光減衰量を付与した際もＰＤＬは０．１６ｄＢと非常に小さい値に抑えられており、光減衰量の偏波依存性がほぼ解消されている。なお、光導波路層除去部５を設けたことに加えて、該光導波路層除去部５の下部に対向する全領域を包含するシリコン基板表面部位に断面矩形状の凹部４を設けたことにより、第２実施形態例の電力供給量は第１実施形態例の電力供給量の約７０％程度に抑えられている。
【０１４８】
つぎに、本発明に係わる第４実施形態例について説明する。第４実施形態例を図１１の（ａ）と（ｂ）と（ｃ）に示す。図１１の（ｂ）は、光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器である図１１の（ａ）のＡ−Ａ切断面の断面図である。また、図１１の（ｃ）は、光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器である図１１の（ａ）のＢ−Ｂ切断面の断面図である。
【０１４９】
第４実施形態例の構成は、第２実施形態例の構成とほぼ同様であり、第４実施形態例の構成が第２実施形態例の構成と異なる点は、第２実施形態例と同一の第１の位相調整手段８ａの対向する第２の接続光導波路１（１ｆ）に第１の位相調整手段８ａと同一構成であるダミーとしての第１のダミー位相調整手段８ａ’が形成され、かつ第１のダミー位相調整手段８ａ’の両側には第１の位相調整手段８ａの両側の光導波路層除去部５と同一構成の光導波路層除去部５が形成されており、第２の位相調整手段８ｂは第１のダミー位相調整手段８ａ’と間隔を介して光結合器２１ｂ側に直列接続されており、また、第２の位相調整手段８ｂと対向する第１の接続光導波路１（１ｅ）に第２の位相調整手段８ｂと同一構成であるダミーとしての第２のダミー位相調整手段８ｂ’が形成され、かつ第２のダミー位相調整手段８ｂ’の両側には第２の位相シフタの両側の光導波路層除去部５と同一の光導波路層除去部５が形成されており、第１の位相調整手段８ａは第２のダミー位相調整手段８ｂ’と間隔を介して光分岐器２１ａ側に直列接続されていることである。
【０１５０】
また、第４実施形態例の構成が第２実施形態例の構成と異なるつぎの点は、第４実施形態例の光分岐器２１ａと光結合器２１ｂは第２実施形態例の２×２方向性結合器の代わりに分岐比が１対１であるＹ分岐器とし、さらに、第４実施形態例の光分岐器２１ａの入射側に接続されている光導波路は第２実施形態例の第１の光導波路１（１ａ）と第２の光導波路１（１ｂ）の２本から入射光導波路１（１ａ’）の１本とし、同様に第４実施形態例の光結合器２１ｂの出射側に接続されている光導波路は第２実施形態例の第３の光導波路１（１ｃ）と第４の光導波路１（１ｄ）の２本から出射光導波路１（１ｃ’）の１本としている。なお、分岐比が１対１であるＹ分岐器は２×２方向性結合器に比べて分岐比の波長依存性が小さい特性を有する。
【０１５１】
第４実施形態例の構成は以上のようであり、第２実施形態例と同様に第１の位相シフタの第１の位相部接続導波路１（１ｓ）を含む光導波路層３（３ａ）の幅は３０μｍであり、第２の位相シフタの第２の位相部接続導波路１（１ｔ）を含む光導波路層３（３ｂ）の幅は１００μｍである。
【０１５２】
第４実施形態例の製造方法は第２実施形態例と同様であり、ここではその説明を省略する。
【０１５３】
第２実施形態例と同様の製造方法で作製したマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器について、第１実施形態例と同様の電力供給方法と入射光導波路１（１ａ’）の入射端１７’より信号光を入射し、出射光導波路１（１ｃ’）の出射端１９’より出射したＴＥ偏波光とＴＭ偏波光それぞれの光減衰量を測定した。５、１０、１５、２０ｄＢの設定光減衰量となるように第１の位相シフタと第２の位相シフタにそれぞれ電力供給して、設定光減衰量に対する実際に測定された光減衰量とＰＤＬの結果を表５に示す。
【０１５４】
表５
表５からわかるように、第４実施形態例の光減衰量の偏波依存性の解消の程度は第２実施形態例とほぼ同等の特性が得られ、かつ、第２実施形態例と比較して電力供給量を低減も実現できた。
【０１５６】
第４実施形態例においては、第１のダミー位相調整手段８ａ’と第２のダミー位相調整手段８ｂ’はそれぞれ第１の位相調整手段８ａと第２の位相調整手段８ｂと対向する位置に配設したが、このような配設に限定されるものではない。第１の接続光導波路に配設される第１の位相調整手段８ａと第２のダミー位相調整手段８ｂ’の位置関係は問わず、第２のダミー位相調整手段８ｂ’は第１の位相調整手段８ａに対して光分岐器側に形成されてもよく、あるいは光結合器側に形成されてもよい。同様に、第２の接続光導波路に配設される第２の位相調整手段８ｂと第１のダミー位相調整手段８ａ’の位置関係は問わず、第１のダミー位相調整手段８ａ’は第２の位相調整手段８ｂに対して光分岐器側に形成されてもよく、あるいは光結合器側に形成されてもよい
【０１５７】
また、第１の位相調整手段８ａと第１のダミー位相調整手段８ａ’あるいは第２の位相調整手段８ｂは対向する位置に配設されなくともよく、第２の位相調整手段８ｂと第２のダミー位相調整手段８ｂ’あるいは第１の位相調整手段８ａは対向する位置に配設されなくともよい。
【０１５８】
以上説明した第１実施形態例乃至第４実施形態例においては、第１の位相シフタと第２の位相シフタへ供給する電力供給量が互いに異なるためにそれぞれ別個の電源により独立して電力供給を行っていた実施形態例であった。
【０１５９】
つぎに、本発明に係わる第５実施形態例について説明する。第５実施形態例においては、第１の位相シフタと第２の位相シフタに同一の電源にて電力供給を行う実施形態例について示す。
【０１６０】
第５実施形態例を図１２の（ａ）と（ｂ）と（ｃ）に示す。図１２の（ｂ）は、光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器である図１２の（ａ）のＡ−Ａ切断面の断面図である。また、図１２の（ｃ）は、光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器である図１２の（ａ）のＢ−Ｂ切断面の断面図である。
【０１６１】
第５実施形態例の構成は、第４実施形態例の構成とほぼ同様であり、第５実施形態例の構成が第４実施形態例の構成と異なる点は、第１と第２の位相調整手段８ａ、８ｂである薄膜ヒータ９ａ、９ｂの両端に接続する給電配線（以下電極という）４４を光導波路層上に形成し、第１と第２の薄膜ヒータ９ａ、９ｂの光分岐器２１ａ側に接続された電極４４は１個の給電電源（以下電源という）５０と接続する端部４４ａを同一にしており、同様に第１と第２の薄膜ヒータ９ａ、９ｂの光結合器２１ｂ側に接続された電極４４は電源５０と接続する端部４４ｂを同一にしている。また、電極４４の両端部４４ａ、４４ｂはリード線４５を介して同一電源５０に接続されている。さらに、第２の薄膜ヒータ９ｂの光結合器２１ｂ側の電極４４の途中部には薄膜抵抗４６が配設されていることである。
【０１６２】
まず、第１の位相シフタと第２の位相シフタに同一の電源にて電力供給を行うことについての定式化の検討を行った。
【０１６３】
第５実施形態例の構成の場合、第１と第２の位相部接続光導波路１（１ｓ、１ｔ）間の初期位相差Δ０ＴＥとΔ０ＴＭがほぼゼロとなるので、（１９）、（２０）式は、それぞれ下記の（２１）、（２２）式で近似できる。
【数２２】
上記（２１）、（２２）式からＷ２とＷ１の比Ｗ２／Ｗ１を求めると、下記（２３）式が得られる。
【数２４】
（２３）式からＷ２／Ｗ１は等価屈折率差Δｎによらず、すなわち、電力供給量によらず一定値になることがわかる。以上の検討結果により、同一の電源により第１の位相シフタと第２の位相シフタへの電力供給を行ったのが第５実施形態例である。
【０１６７】
以下において、第５実施形態例の構成を図１２によりさらに詳細に説明する。第２の位相シフタの第２の薄膜ヒータ９ｂの抵抗値Ｒ２は第１の位相シフタの第１の薄膜ヒータ９ａの抵抗値Ｒ１より小さくなるように設定されている。具体的には、第２の薄膜ヒータ９ｂの幅を第１の薄膜ヒータ９ａの幅より大きく(広く）形成している。
【０１６８】
さらに、第２の位相シフタの第２の薄膜ヒータ９ｂの光結合器２１ｂ側の電極４４の途中部で、かつ、第２の位相部接続導波路１（１ｔ）に温度変化を与えないように第２の位相部接続導波路１（１ｔ）の光結合器２１ｂ側の端部から十分離間した位置に、抵抗値ｒの薄膜抵抗４６を配設している。そして、第２の薄膜ヒータ９ｂの抵抗値Ｒ２と薄膜抵抗４６の抵抗値ｒの和Ｒ２＋ｒが第１の薄膜ヒータ９ａの抵抗値Ｒ１と等しくなるように設定されている。なお、薄膜抵抗４６は位相シフタの薄膜ヒータと同じように作製されている。
【０１６９】
第１の薄膜ヒータ９ａに印可される電圧をＥ１、第２の薄膜ヒータ９ｂに印可される電圧をＥ２とし、電源５０からの電圧をＥとすると、第１と第２の薄膜ヒータ９ａ、９ｂに加わる電力Ｗ１、Ｗ２はそれぞれ以下の（２４）、（２５）式となる。なお、Ｉは第１と第２の薄膜ヒータ９ａ、９ｂを流れる電流である。
【０１７０】
【数２５】
上記（２４）、（２５）式からＷ２とＷ１の比Ｗ２／Ｗ１を求めると、以下の（２６）式が得られる。
【数２７】
したがって、求めた設定電力Ｗ１、Ｗ２とするためには、設定電力比と同一の比となるＲ１とＲ２からＲ２を決定すればよいことがわかる。そこで、第５実施形態例においては電力Ｗ１、Ｗ２の比は第４実施形態例の表５から以下の（２７）式が得られる。
【数２８】
したがって、第２の薄膜ヒータ９ｂの抵抗値Ｒ２は以下の（２８）式となる。
【数２９】
上記（２８）式となるように、第２の薄膜ヒータ９ｂの幅を第１の薄膜ヒータ９ａの幅１０μｍの１／０．５５６倍の１７．９９μｍと設定した。また、薄膜抵抗４６の抵抗値ｒについては、第１の薄膜ヒータ９ａの抵抗値Ｒ１の（１−０．５５６）＝０．４４４倍の抵抗値となるようにするため、薄膜抵抗４６の幅は第１の薄膜ヒータ９ａの幅と同一の１０μｍとし、長さを第１の薄膜ヒータ９ａの長さ５ｍｍ（５０００μｍ）の０．４４４倍の２２２０μｍと設定した。
【０１７５】
その他の構造及び製造方法は第４実施形態例と同様であり、以上のようにして作製した光回路装置である光可変減衰器について、同一電源５０から電力供給し第４実施形態例の測定方法と同様の測定方法で、５、１０、１５、２０ｄＢの光減衰量となるような電力を第１の薄膜ヒータ９ａと薄膜抵抗４６を含む第２の薄膜ヒータ９ｂの回路に同一電源から同一の電力供給した際の設定光減衰量と実測の光減衰量を比較した結果を表６に示す。
【０１７６】
表６
なお、第５実施形態例においては、第１の薄膜ヒータと薄膜抵抗を含む第２の薄膜ヒータの回路に個別に電力供給ができないことから、所望の光減衰量を得るための電力については第４実施形態例において求めた値を用いている。すなわち、第４実施形態例における全体の電力供給量を第４実施形態例の第１の薄膜ヒータへの電力供給量の２倍量とし、第４実施形態例の第１の薄膜ヒータと第２の薄膜ヒータへの電力供給量が第５実施形態例の第１の薄膜ヒータと薄膜抵抗を含む第２の薄膜ヒータ回路への電力供給量と等しくなるようにした。また、第５実施形態例においては、電極４４の抵抗値は薄膜ヒータ９ａ、９ｂや薄膜抵抗４６の抵抗値に比べて十分に小さいので、電極４４の抵抗値は無視している。
【０１７８】
上記表６の結果から、第５実施形態例においても第４実施形態例とほぼ同等の光減衰量の偏波依存性の解消効果を実現できることがわかる。なお、第１の位相シフタと第２の位相シフタに同一の電源にて電力供給を行う実施形態例について第５実施形態例の場合について説明したが、第５実施形態例に限定されるものではなく、第１実施形態例乃至第３実施形態例のいずれか１つの場合においても第５実施形態例と同様第１の位相シフタと第２の位相シフタに同一の電源にて電力供給を行うことができ、第５実施形態例と同様の効果を実現できる。
【０１７９】
つぎに、本発明に係わる第６実施形態例について説明する。第６実施形態例は第１実施形態例の図１に示される光回路装置を用いて、第１の位相シフタと第２の位相シフタ間の位相差が波長１．５５μｍの伝搬光に対して位相反転する位相差となるように電力供給量を設定し、１×２の光スイッチとしたものである。
【０１８０】
第６実施形態例において、光スイッチとして用いるため波長１．５５μｍの伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光を第１の光導波路１（１ａ）の入射端１７から入射し、第３と第４の光導波路１（１ｃ、１ｄ）のそれぞれの出射端１９、２０から出射された伝搬光の挿入損失をＴＥ偏波光とＴＭ偏波光についてそれぞれ独立に測定した。
【０１８１】
上記測定を電力供給がない場合と所望の位相差が得られる電力供給をした場合の両方について実施した。それらの測定結果を以下の表７に示す。なお、表７の消光比とは電力供給が有る場合と無い場合における挿入損失の差である。
【表１】
上記表７からわかるように、電力供給の有無に係わらず０．２０ｄＢ以下という良好なＰＤＬが得られており、消光比についても３０ｄＢ以上という光スイッチとして実用上問題のない値が得られている。以上のように、第６実施形態例において本発明の光回路装置を適用することにより、１段型マッハツェンダ干渉計回路と同じサイズで構成でき、ＰＤＬを効果的に抑制し、また高消光比のマッハツェンダ干渉計型光スイッチが実現できた。
【０１８３】
以上の結果から、本発明の光回路装置の構成を用いることにより、例えば本発明の光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器あるいはマッハツェンダ干渉計型光スイッチの光減衰量の偏波依存性を抑制でき、ＰＤＬをほぼ解消できる光回路装置が実現できる。また、本発明の光回路装置であるマッハツェンダ干渉計型光可変減衰器あるいはマッハツェンダ干渉計型光スイッチはそれぞれ従来の１段型マッハツェンダ干渉計型光可変減衰器あるいはマッハツェンダ干渉計型光スイッチとほぼ同一の大きさで、かつ、電力供給量を抑制できることが確認できた。
【０１８４】
【発明の効果】
本発明の光回路装置によれば、基板と、該基板上にコアとクラッドが形成された光導波路層を有し、前記コアの光導波回路は光の分岐を行う光分岐器と光の結合を行う光結合器と、これらの光分岐器と光結合器を接続する第１の接続光導波路と第２の接続光導波路を有し、該第１と第２の接続光導波路にはそれぞれ伝搬光の位相を可変可能な第１と第２の位相調整手段が設けられた光回路装置において、前記第１と第２の位相調整手段の位相調整を行った際の位相調整量に対する第１の位相調整手段の位相の偏波差の変化率と第２の位相調整手段の位相の偏波差の変化率とが互いに異なるように形成されている構成とすることにより、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。
【０１８５】
さらに、本発明の光回路装置によれば、基板と、該基板上にコアとクラッドが形成された光導波路層を有し、前記コアの光導波回路は光の分岐を行う光分岐器と光の結合を行う光結合器と、これらの光分岐器と光結合器を接続する第１の接続光導波路と第２の接続光導波路を有し、該第１と第２の接続光導波路にはそれぞれ伝搬光の位相を可変可能な第１と第２の位相調整手段が設けられた光回路装置において、前記第１と第２の位相調整手段の位相調整を行った際の位相調整量に対する第１の接続光導波路の複屈折率の変化率と第２の接続光導波路の複屈折率の変化率とが互いに異なるように形成されている構成とすることにより、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。
【０１８６】
さらに、本発明の光回路装置において、第１の接続光導波路の複屈折率と第２の接続光導波路の複屈折率とが互いに異なるように形成されている構成とすることにより、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。
【０１８７】
さらに、本発明の光回路装置において、第１または第２の位相調整手段の形成部位の近傍には第１と第２の複屈折率制御手段の少なくとも一方が形成されている構成とすることにより、第１の接続光導波路の複屈折率と第２の接続光導波路の複屈折率とが互いに異なるように形成することができ、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。
【０１８８】
さらに、本発明の光回路装置において、第１と第２の複屈折率制御手段は第１と第２の位相調整手段の形成部位の光導波路に付与されている応力を解放する第１と第２の応力解放手段とした構成とすることにより、第１の接続光導波路の複屈折率と第２の接続光導波路の複屈折率とが互いに異なるように形成することができ、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。なお、第１と第２の複屈折率制御手段は第１と第２の位相調整手段の形成部位の光導波路に付与されている応力を解放する第１と第２の応力解放手段に限定されることはなく、第１と第２の複屈折率制御手段は第１と第２の位相調整手段の形成部位の光導波路に付与されている応力をさらに増加（付与）させる第１と第２の応力付与手段としてもよい。
【０１８９】
さらに、本発明の光回路装置において、第１と第２の応力解放手段は、第１と第２の位相調整手段の少なくとも一方の形成部位を挟む両側の光導波路層が接続光導波路と間隔を介した領域が前記接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層表面から基板表面に向かって除去されて光導波路層除去部と成し、該光導波路層除去部と並設されている前記第１と第２の接続光導波路を含む第１の光導波路層の幅と第２の光導波路層の幅が互いに異なるように形成した構成とすることにより、第１の接続光導波路の複屈折率と第２の接続光導波路の複屈折率とが互いに異なるように形成することができ、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。
【０１９０】
さらに、本発明の光回路装置において、第１と第２の位相調整手段の少なくとも一方の形成部位を挟む両側の光導波路層が接続光導波路と間隔を介した領域が前記接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層表面から基板表面に至るまで除去されて光導波路層除去部と成し、該光導波路層除去部と並設されている前記第１と第２の接続光導波路を含む第１の光導波路層の幅と第２の光導波路層の幅が互いに異なるように形成した構成とすることにより、第１の接続光導波路の複屈折率と第２の接続光導波路の複屈折率とが互いに異なることとなり、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。
【０１９１】
さらに、本発明の光回路装置において、第１と第２の応力解放手段は、第１と第２の位相調整手段の少なくとも一方の形成部位を挟む両側の光導波路層が接続光導波路と間隔を介した領域が前記接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層表面から基板表面に至るまで除去されて光導波路層除去部と成し、該光導波路層除去部の下部に対向する基板表面部位に基板を除去した基板除去部が設けられており、前記光導波路層除去部と並設されている前記第１と第２の接続光導波路を含む第１の光導波路層の幅と第２の光導波路層の幅が互いに異なるように形成した構成とすることにより、第１の接続光導波路の複屈折率と第２の接続光導波路の複屈折率とが互いに異なることとなり、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。また、電力供給量を抑えることができる。
【０１９２】
さらに、本発明の光回路装置において、基板除去部は、光導波路層除去部の下部に対向する全領域を包含する基板表面部位に断面矩形状の凹部となる基板除去部が形成されている構成とすることにより、第１の接続光導波路の複屈折率と第２の接続光導波路の複屈折率とが互いに異なることとなり、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。また、電力供給量を抑えることができる。
【０１９３】
さらに、本発明の光回路装置において、第２の接続光導波路には第１の位相調整手段と同一構造のダミーとしての第１のダミー位相調整手段が形成されており、かつ第１の位相調整手段と間隔を介した領域が前記接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層が除去された光導波路層除去部と同一構造の光導波路層除去部が第１のダミー位相調整手段形成部位を挟む両側の光導波路層に形成されており、第２の位相調整手段は第１のダミー位相調整手段と間隔を介して接続されており、第１の接続光導波路には第２の位相調整手段と同一構造のダミーとしての第２のダミー位相調整手段が形成されており、かつ第２の位相調整手段と間隔を介した領域が第２の位相調整手段の長手方向に沿って光導波路層が除去された光導波路層除去部と同一構造の光導波路層除去部が第２のダミー位相調整手段形成部位を挟む両側の光導波路層に形成されており、第１の位相調整手段は第２のダミー位相調整手段と間隔を介して接続されている構成とすることにより、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができ、また、電力供給量を抑えることができる。
【０１９４】
さらに、本発明の光回路装置において、第１と第２の薄膜ヒータにはそれぞれ給電するための第１と第２の給電配線が接続されており、該第１と第２の給電配線は一つの給電電源に並列接続されており、第１の給電配線と第１の薄膜ヒータのそれぞれの抵抗値の和と第２の給電配線と第２の薄膜ヒータのそれぞれの抵抗値の和が等しい構成とすることにより、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。
【０１９５】
さらに、本発明の光回路装置において、第１と第２の薄膜ヒータにはそれぞれ給電するための第１と第２の給電配線が接続されており、該第１と第２の給電配線は一つの給電電源に並列接続されており、第１の給電配線と第２の給電配線の少なくとも一方には抵抗器が接続されており、第１の給電配線と第１の薄膜ヒータと抵抗器のそれぞれの抵抗値の和と第２の給電配線と第２の薄膜ヒータと抵抗器のそれぞれの抵抗値の和が等しい構成とすることにより、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。
【０１９６】
さらに、本発明の光回路装置において、マッハツェンダ光干渉計回路を有する構成によれば、マッハツェンダ光干渉計回路の位相部が第１と第２の接続光導波路となるので、この第１と第２の接続光導波路に形成したそれぞれ第１と第２の位相調整手段により、第１と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光の位相を制御し、光可変減衰器や光スイッチ等の様々な機能を有し、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる光回路装置を実現できる。
【０１９７】
さらに、本発明の光回路装置の制御方法によれば、第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第１の接続光導波路を伝搬した後のＴＥ偏波光の位相と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第２の接続光導波路を伝搬した後のＴＥ偏波光の位相間の位相差と第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第１の接続光導波路を伝搬した後のＴＭ偏波光の位相と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第２の接続光導波路を伝搬した後のＴＭ偏波光の位相間の位相差とが互いに等しくなるように位相調整手段を調節することにより、伝搬光のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光のそれぞれの光減衰量の偏波依存性をほぼ解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる光回路装置の第１実施形態例を示す要部構成図である。
【図２】上記第１実施形態例の光回路装置の製造工程を示す説明図である。
【図３】上記第１実施形態例の光回路装置のＴＥ偏波光の位相差とＴＭ偏波光の位相差を等しくすることを示す模式図である。
【図４】上記第１実施形態例の光回路装置の第１と第２の位相シフタへの電力供給量と挿入損失及びＰＤＬの関係を示すグラフである。
【図５】上記第１実施形態例の光回路装置の第１と第２の位相シフタへの電力供給量と第１と第２の接続光導波路間のＴＥ偏波光とＴＭ偏波光の等価屈折率差の関係を示すグラフである。
【図６】上記第１実施形態例の光回路装置の第１と第２の位相シフタの設定挿入損失と第１と第２の位相シフタへの電力供給量との関係を示すグラフである。
【図７】上記第１実施形態例の光回路装置の設定光減衰量と測定光減衰量及びＰＤＬの関係を示すグラフである。
【図８】本発明に係わる光回路装置の第２実施形態例を示す要部構成図である。
【図９】本発明に係わる光回路装置の第３実施形態例を示す要部構成図である。
【図１０】上記第３実施形態例の光回路装置の製造工程を示す説明図である。
【図１１】本発明に係わる光回路装置の第４実施形態例を示す要部構成図である。
【図１２】本発明に係わる光回路装置の第５実施形態例を示す要部構成図である。
【図１３】従来の光回路装置を示す要部構成図である。
【図１４】上記従来の光回路装置の位相を説明する説明図である。
【図１５】従来提案された光回路装置を示す要部構成図である。
【図１６】上記提案された光回路装置の位相を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ コア（光導波路）
１（１ｅ） 第１の接続光導波路
１（１ｆ） 第２の接続光導波路
１（１ｓ） 第１の位相部接続光導波路
１（１ｔ） 第２の位相部接続光導波路
２ クラッド
３ 光導波路層
４ 凹部（シリコン基板除去部）
５ 光導波路層除去部
７ シリコン基板
８ａ 第１の位相調整手段
８ｂ 第２の位相調整手段
９ａ 第１の薄膜ヒータ
９ｂ 第２の薄膜ヒータ
２１ａ 光分岐器
２１ｂ 光結合器
３０ マッハツェンダ光干渉計回路（光導波回路）
４４ 電極（給電配線）
４６ 薄膜抵抗
５０ 電源（給電電源）
Claims (17)
- 基板と、該基板上にコアとクラッドが形成された光導波路層を有し、前記コアの光導波回路は光の分岐を行う光分岐器と光の結合を行う光結合器と、これらの光分岐器と光結合器を接続する第１の接続光導波路と第２の接続光導波路を有し、該第１と第２の接続光導波路にはそれぞれ伝搬光の位相を熱光学効果によって可変可能な第１と第２の位相調整手段が設けられた光回路装置において、前記第１と第２の位相調整手段の位相調整を行った際の位相調整量に対する第１の位相調整手段の位相の偏波差の変化率と第２の位相調整手段の位相の偏波差の変化率とが互いに異なるように形成されており、
第２の接続光導波路には第１の位相調整手段と同一構造のダミーとしての第１のダミー位相調整手段が形成されており、かつ第１の位相調整手段と間隔を介した領域が前記接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層が除去された光導波路層除去部と同一構造の該光導波路層除去部が第１のダミー位相調整手段の形成部位を挟む両側の光導波路層に形成されており、第２の位相調整手段は第１のダミー位相調整手段と間隔を介して接続されており、第１の接続光導波路には第２の位相調整手段と同一構造のダミーとしての第２のダミー位相調整手段が形成されており、かつ第２の位相調整手段と間隔を介した領域が第２の位相調整手段の長手方向に沿って光導波路層が除去された光導波路層除去部と同一構造の該光導波路層除去部が第２のダミー位相調整手段の形成部位を挟む両側の光導波路層に形成されており、第１の位相調整手段は第２のダミー位相調整手段と間隔を介して接続されており、
第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第１の接続光導波路を伝搬した後のＴＥ偏波光の位相と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第２の接続光導波路を伝搬した後のＴＥ偏波光の位相間の位相差と第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第１の接続光導波路を伝搬した後のＴＭ偏波光の位相と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第２の接続光導波路を伝搬した後のＴＭ偏波光の位相間の位相差とが互いに等しくなるように位相調整手段を調節することを特徴とする光回路装置。 - 基板と、該基板上にコアとクラッドが形成された光導波路層を有し、前記コアの光導波回路は光の分岐を行う光分岐器と光の結合を行う光結合器と、これらの光分岐器と光結合器を接続する第１の接続光導波路と第２の接続光導波路を有し、該第１と第２の接続光導波路にはそれぞれ伝搬光の位相を熱光学効果によって可変可能な第１と第２の位相調整手段が設けられた光回路装置において、前記第１と第２の位相調整手段の位相調整を行った際の位相調整量に対する第１の接続光導波路の複屈折率の変化率と第２の接続光導波路の複屈折率の変化率とが互いに異なるように形成されており、
第２の接続光導波路には第１の位相調整手段と同一構造のダミーとしての第１のダミー位相調整手段が形成されており、かつ第１の位相調整手段と間隔を介した領域が前記接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層が除去された光導波路層除去部と同一構造の該光導波路層除去部が第１のダミー位相調整手段の形成部位を挟む両側の光導波路層に形成されており、第２の位相調整手段は第１のダミー位相調整手段と間隔を介して接続されており、第１の接続光導波路には第２の位相調整手段と同一構造のダミーとしての第２のダミー位相調整手段が形成されており、かつ第２の位相調整手段と間隔を介した領域が第２の位相調整手段の長手方向に沿って光導波路層が除去された光導波路層除去部と同一構造の該光導波路層除去部が第２のダミー位相調整手段の形成部位を挟む両側の光導波路層に形成されており、第１の位相調整手段は第２のダミー位相調整手段と間隔を介して接続されており、
第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第１の接続光導波路を伝搬した後のＴＥ偏波光の位相と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第２の接続光導波路を伝搬した後のＴＥ偏波光の位相間の位相差と第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第１の接続光導波路を伝搬した後のＴＭ偏波光の位相と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第２の接続光導波路を伝搬した後のＴＭ偏波光の位相間の位相差とが互いに等しくなるように位相調整手段を調節することを特徴とする光回路装置。 - 第１の接続光導波路の複屈折率と第２の接続光導波路の複屈折率とが互いに異なるように形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の光回路装置。
- 第１または第２の位相調整手段の形成部位の近傍には第１と第２の複屈折率制御手段の少なくとも一方が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の光回路装置。
- 第１と第２の複屈折率制御手段は第１と第２の位相調整手段の形成部位の光導波路に付与されている応力を解放する第１と第２の応力解放手段としたことを特徴とする請求項４記載の光回路装置。
- 第１と第２の応力解放手段は、第１と第２の位相調整手段の少なくとも一方の形成部位を挟む両側の光導波路層が接続光導波路と間隔を介した領域が前記接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層表面から基板表面に向かって除去されて光導波路層除去部と成し、該光導波路層除去部と並設されている前記第１と第２の接続光導波路を含む第１の光導波路層の幅と第２の光導波路層の幅が互いに異なるように形成したことを特徴とする請求項５記載の光回路装置。
- 光導波路層除去部は、光導波路層表面から基板表面に至るまで除去されていることを特徴とする請求項６記載の光回路装置。
- 第１と第２の応力解放手段は、第１と第２の位相調整手段の少なくとも一方の形成部位を挟む両側の光導波路層が接続光導波路と間隔を介した領域が前記接続光導波路の長手方向に沿って光導波路層表面から基板表面に至るまで除去されて光導波路層除去部と成し、該光導波路層除去部の下部に対向する基板表面部位に基板を除去した基板除去部が設けられており、前記光導波路層除去部と並設されている前記第１と第２の接続光導波路を含む第１の光導波路層の幅と第２の光導波路層の幅が互いに異なるように形成したことを特徴とする請求項５または請求項７に記載の光回路装置。
- 基板除去部は、光導波路層除去部の下部に対向する全領域を包含する基板表面部位に断面矩形状の凹部となる基板除去部が形成されていること特徴とする請求項８記載の光回路装置。
- 光導波路層は石英系ガラスにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一つに記載の光回路装置。
- 基板はシリコン基板としたことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一つに記載の光回路装置。
- 第１と第２の位相調整手段はそれぞれ第１と第２の薄膜ヒータとしたことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一つに記載の光回路装置。
- 第１と第２の薄膜ヒータにはそれぞれ給電するための第１と第２の給電配線が接続されており、該第１と第２の給電配線は一つの給電電源に並列接続されており、第１の給電配線と第１の薄膜ヒータのそれぞれの抵抗値の和と第２の給電配線と第２の薄膜ヒータのそれぞれの抵抗値の和が等しいことを特徴とする請求項１２に記載の光回路装置。
- 第１と第２の給電配線の少なくとも一方には抵抗器が接続されていることを特徴とする請求項１３に記載の光回路装置。
- 位相調整手段の位相を調節することにより少なくとも１つの設定波長光の強度を可変する光可変減衰制御部を設けて、光可変減衰器としたことを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか一つに記載の光回路装置。
- 位相調整手段の位相を調節することにより少なくとも１つの設定波長光の出力を可変する光スイッチ制御部を設けて、光スイッチとしたことを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか一つに記載の光回路装置。
- 請求項１乃至請求項１６のいずれか一つに記載の光回路装置の制御方法であって、第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第１の接続光導波路を伝搬した後のＴＥ偏波光の位相と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第２の接続光導波路を伝搬した後のＴＥ偏波光の位相間の位相差と第１の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第１の接 続光導波路を伝搬した後のＴＭ偏波光の位相と第２の接続光導波路を伝搬する伝搬光が第２の接続光導波路を伝搬した後のＴＭ偏波光の位相間の位相差とが互いに等しくなるように位相調整手段を調節することを特徴とする光回路装置の制御方法。
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