JP3698913B2

JP3698913B2 - Wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit and manufacturing method thereof

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Publication number: JP3698913B2
Application number: JP7270999A
Authority: JP
Inventors: 直樹大房; 豊賣野
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2019-03-17
Also published as: JP2000266946A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光波を波長により合波・分波する波長合分波光回路及びその製造方法に関し、特に、ＴＥモードとＴＭモードを同時にＩＴＵ（国際電気通信連合：International Telecommunication Union）グリッドに合わせることで波長特性を精密に制御し得る波長合分波光回路及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信の大容量化に向けて、複数の波長の光信号を同一の光路を用いて伝送する波長多重光通信システムの研究開発が進められている。
この波長多重光通信システムにおいては、規定の波長間隔、例えば０．８ｎｍ間隔で高密度に波長多重された光信号を合波・分波するためのデバイスとして、アレイ導波路回折格子型光合分波回路、マッハツェンダー型光回路等の波長合分波光回路を適用した光デバイスが求められている。
この波長多重光通信システムの実際の運用においては、ＩＴＵが基準波長を設定しており、波長合分波光回路の各チャンネル中心波長はこの基準波長に一致しなければならない。この基準波長は慣例にならってＩＴＵグリッドといわれている。また、波長合分波光回路の透過波長特性においては、透過率が最大になる波長をチャンネル中心波長と定義している。
【０００３】
図１４は、従来より一般的に用いられているアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図であり、図において、１はアレイ導波路回折格子を構成するアレイ導波路、２はアレイ導波路１の入力側に光接続されたスラブ導波路、３はアレイ導波路１の出力側に光接続されたスラブ導波路、４はスラブ導波路２の入力側に光接続された入力導波路、５はスラブ導波路３の出力側に光接続された出力導波路である（このアレイ導波路回折格子型光回路は、例えば、１９９６年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会講演論文集１、Ｃ−３、ｐ１６２等に記載されている）。
【０００４】
次に、このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路の動作原理について説明する。
波長多重光信号は、入力導波路４の１つのポートに入力した後、スラブ導波路２に入力する。スラブ導波路２では、この波長多重光信号は回折により広がり、アレイ導波路１を構成する複数の導波路に入力する。
このアレイ導波路１の各導波路間には光路長差ΔＬが付与されているため、スラブ導波路３の入口では、波長多重光信号の等位相面は伝搬方向に対し傾きを有することとなる。この傾きは光信号の波長に依存するので、スラブ導波路３の出口において光信号は波長ごとに異なった位置に集光し、出力導波路５の各ポートに各波長が振り分けられる。
ここで、回折次数をｍ、導波路の等価屈折率をｎ_effとすると、入力導波路４の中心ポートから入力された光信号のうち出力導波路５の中心ポートに出力される光信号の波長λは次式で表される。
λ＝ｎ_eff・ΔＬ／ｍ ……（１）
【０００５】
図１５は、従来より一般的に用いられているマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図であり、図において、６は光路長差ΔＬを有する１対のアーム、７は一対のアーム６の入力側に光接続された３ｄＢカプラ、８は一対のアーム６の出力側に光接続された３ｄＢカプラ、９は３ｄＢカプラ７の入力側に光接続された入力導波路、１０は３ｄＢカプラ８の出力側に光接続された出力導波路である（このマッハ・ツェンダー型光回路は、例えば、アプライド・オプティクス、第３７巻、第２２４２頁〜第２２４４頁、１９９８年（Applied Optics, vol.37, pp.2242-2244, 1998）等に記載されている）。
【０００６】
次に、このマッハ・ツェンダー型光回路の動作原理について説明する。
入力導波路９に設けた入力ポート１１より入力された信号光は、３ｄＢカプラ７により２つのアーム６ａ、６ｂに等分配される。これらのアーム６ａ、６ｂには光路長差ΔＬが設けられているので、各アーム６ａ、６ｂを伝搬してきた信号光は３ｄＢカプラ８の入口で相対的な位相差を有する。この位相差は信号光の波長に依存するので、信号光の各波長が出力導波路１０の２つのポートに振り分けられる。
ここで、回折次数をｍ、導波路の等価屈折率をｎ_effとすると、入力ポート１１から入力された光信号のうち出力ポート１２に出力される光信号の波長λは次式で表される。
λ＝ｎ_eff・ΔＬ／（ｍ＋１／２） ……（２）
【０００７】
図１６は、従来より一般的に用いられているリング共振器型光回路を示す平面図であり、図において、１３はリング導波路、１４は入力導波路、１５は出力導波路である（このリング共振器型光回路は、例えば、岡本；「光導波路の基礎」、第１６０頁〜第１６５頁、コロナ社等に記載されている）。
ここで、モード次数をｍ、導波路の等価屈折率をｎ_eff、リング導波路１３の長さをＬとすると、出力導波路１５に出力される光信号の波長λは次式で表される。
λ＝ｎ_eff・Ｌ／ｍ ……（３）
【０００８】
図１７は、従来より一般的に用いられているファブリ・ペロー共振器型光回路を示す平面図であり、図において、１６は直線導波路、１７、１８は共振ミラーである（このファブリ・ペロー共振器型光回路は、例えば、小山、西原；「光波電子工学」、第３８頁〜第４２頁、コロナ社に記載されている）。
ここで、モード次数をｍ、導波路の等価屈折率をｎ_eff、共振器の長さ（共振ミラー１７、１８間の長さ）をＬとすると、共振波長λは次式で表される。
λ＝２・ｎ_eff・Ｌ／ｍ ……（４）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の光回路では、式（１）〜（４）に示すように、アレイ導波路回折格子型波長合分波光回路やマッハ・ツェンダー型光回路等の波長合分波光回路のチャンネル中心波長をＩＴＵグリッドと一致させるためには、回折次数ｍ、光路長差ΔＬ、等価屈折率ｎ_effを適当な値に設定すればよいが、光導波路の製造工程においては、光路長差ΔＬ及び等価屈折率ｎ_effが設定した値から変動した場合に、これら波長合分波光回路のチャンネル中心波長にＩＴＵグリッドからのズレが生じてしまうという問題点がある。
【００１０】
この問題点を解決する方法としては、波長合分波光回路の光導波路に紫外線を照射しチャンネル中心波長を制御することでＩＴＵグリッドからのズレを解消する方法がある。この方法は、ゲルマニウム添加石英系ガラスに紫外線を照射すると、この石英系ガラスの屈折率が高くなる現象を利用したものである（この方法は、例えば、エレクトロニクス・レターズ、第３４巻、第７８０頁〜第７８１頁、１９９８年（Electronics Letters, vol.34, pp.780-781, 1998）等に記載されている）。
【００１１】
しかしながら、この紫外線を照射する方法では、チャンネル中心波長を制御する前にＴＥ・ＴＭモード間に中心波長差があった場合や、紫外線照射による等価屈折率変化に偏光依存性があった場合に、ＴＥモードとＴＭモードを同時にＩＴＵグリッドに合わせることができないという問題点があった。
また、上述した偏光依存性がある場合の波長制御法では、中心波長の平均変位量δλとＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）の比を一定になるように設定しているために、一般にはこれらを独立に制御することができず、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができないという問題点があった。
【００１２】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、初期状態でＴＥ・ＴＭモード間に中心波長差がある場合や、光照射による等価屈折率変化に偏光依存性がある場合においても、ＴＥモードとＴＭモードを同時にＩＴＵグリッドに合わせることが可能な波長合分波光回路及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、様々な研究を重ねた結果、ＴＥモードとＴＭモードを同時に制御可能な波長合分波光回路及びその製造方法を見いだした。
ここで、アレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を例にとり、最も一般的な、等価屈折率と光照射による屈折率変化に偏光依存性がある場合の波長制御法について説明する。
【００１４】
一般に、ＴＥモードの等価屈折率をｎ_TE、ＴＭモードの等価屈折率をｎ_TMとすると、制御前の中心波長λはそれぞれのモードについて次式で表される。
λ_TE＝ｎ_TE・ΔＬ／ｍ ……（５）
λ_TM＝ｎ_TM・ΔＬ／ｍ ……（６）
式（５）と式（６）の差を、制御前のＴＥ・ＴＭモード間中心波長差Δλと定義すると、この中心波長差Δλは次式で表される。
Δλ＝λ_TM−λ_TE ……（７）
【００１５】
このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路に対して、図１８に示すように、アレイ導波路１に三角形状の光照射領域１９を設け、各導波路への光照射長さがアレイ導波路１の外側ほど長くなるように設定する。このときの隣り合った導波路間の照射長さの差をδＬとする。また、各導波路のコアまたはクラッドは光誘起屈折率変化を有するものとし、光照射によるＴＥモードの等価屈折率変化をΔｎ_TE、ＴＭモードの等価屈折率変化をΔｎ_TMとする。
【００１６】
このような光照射によりアレイ導波路１に光路長差Δｎ_TE・δＬ、Δｎ_TM・δＬが付与される結果、中心波長λは次式に示すように変化する。
λ_TE'＝（ｎ_TE・ΔＬ＋Δｎ_TE・δＬ）／ｍ ……（８）
λ_TM'＝（ｎ_TM・ΔＬ＋Δｎ_TM・δＬ）／ｍ ……（９）
ここで、式（８）と式（９）の差を制御後のＴＥ・ＴＭモード間中心波長差Δλ’と定義すると、この中心波長差Δλ’は次式で表される。
Δλ’＝λ_TM'−λ_TE' ……（１０）
【００１７】
図１９は光照射前後の中心波長λの変化ダイアグラムを示す図であり、中心波長λの変位量δλは、各モードについて式（５）と式（８）の差及び式（６）と式（９）の差として次式で表される。
δλ_TE＝λ_TE'−λ_TE＝Δｎ_TE・δＬ／ｍ ……（１１）
δλ_TM＝λ_TM'−λ_TM＝Δｎ_TM・δＬ／ｍ ……（１２）
ここで、式（１１）と式（１２）の平均値を中心波長λの平均変位量δλと定義し、式（１１）と式（１２）の差をＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）と定義すると、平均変位量δλ及び変位量δ（Δλ）は次式で表される。
δλ＝（δλ_TE＋δλ_TM）／２＝Δｎ・δＬ／ｍ ……（１３）
δ（Δλ）＝Δλ’−Δλ＝ΔＢ・δＬ／ｍ ……（１４）
ただし、Δｎは平均屈折率変化、ΔＢは複屈折率変化であり、これらは次式で表される。
Δｎ＝（Δｎ_TE＋Δｎ_TM）／２ ……（１５）
ΔＢ＝Δｎ_TE−Δｎ_TM ……（１６）
【００１８】
ここで、平均屈折率変化Δｎ及び複屈折率変化ΔＢに、ある光照射条件を与え、δＬを媒介変数としてδλ−δ（Δλ）平面を考えると、式（１３）及び式（１４）は、図２０に示すように、傾きΔＢ／Δｎの直線２０で表わされ、中心波長の平均変位量δλとＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）との比は、一定値ΔＢ／Δｎになることがわかる。
【００１９】
特別な場合として、ΔＢ＝０、すなわち光照射による等価屈折率変化量が偏光に依存しない場合を考えると、式（１４）によりＴＥ・ＴＭモード間中心波長差は変化しないことがわかる。これにより、制御前の初期状態において中心波長はＴＥモードとＴＭモードとで一致していなければならないことがわかる。
言い換えると、初期状態においてＴＥ・ＴＭモード間中心波長差がゼロであり尚且つ光照射による等価屈折率変化量が偏光に依存しない場合には、ＴＥモード、ＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる。
しかしながら、前述のように中心波長の平均変位量δλとＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（△λ）の比が一定値に限定されているため、一般的にはこれらを独立に制御することはできず、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることはできない。
【００２０】
本発明の波長合分波光回路の波長制御方法は、２つの光照射領域にそれぞれ異なった条件で光照射を行うものである。平均屈折率変化△ｎと複屈折変化△Ｂの比は、第１の光照射と第２の光照射において異なった値を持つ。
すなわち、本発明の本質は、図２０のδλ−δ（△λ）平面において、傾き△Ｂ／△ｎの異なる２つの直線を組み合わせることにある。これにより、中心波長の平均変位量δλとＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（△λ）はそれぞれ独立に制御することが可能となり、初期状態でＴＥ・ＴＭモード間に中心波長差があり、光照射による等価屈折率変化量に偏光依存性がある場合にもＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることが可能になる。
【００２１】
本発明者等は、上記の知見に基づき、次の様な波長合分波光回路及びその製造方法を提供した。
すなわち、請求項１記載の波長合分波光回路は、光波を複数の光路に分岐させた後に合流させ干渉させることにより、前記光波をその波長により合波・分波する波長合分波光回路において、分岐された各光路にエネルギーの異なる光を照射して形成された複数の光照射領域を有し、該光照射領域各々における屈折率変化と複屈折率変化との比が互いに異なっており、前記複数の光照射領域各々における屈折率の変化と複屈折率の変化を合成してＴＥとＴＭモードの中心波長を定められた基準波長に合わせたことを特徴としている。
【００２２】
請求項２記載の波長合分波光回路は、請求項１記載の波長合分波光回路において、前記複数の光路をアレイ導波路回折格子のアレイ導波路とし、該アレイ導波路に光照射した複数の光照射領域を形成してなることを特徴としている。
【００２３】
請求項３記載の波長合分波光回路は、請求項１記載の波長分波光回路において前記複数の光路をマッハ・ツェンダー干渉計型光回路のアーム部とし、このアーム部に光照射した複数の光照射領域を形成してなることを特徴としている。
【００２４】
請求項４記載の波長合分波光回路は、光波を光路内を周回あるいは往復させて共振させることにより、前記光波をその波長により合波・分波する波長合分波光回路において、前記光路に光を照射して形成された長さの異なる複数の光照射領域を有し、該光照射領域各々における屈折率変化と複屈折率変化との比が互いに異なっており、前記複数の光照射領域各々における屈折率の変化と複屈折率の変化を合成してＴＥとＴＭモードの中心波長を定められた基準波長に合わせたことを特徴としている。
【００２５】
請求項５記載の波長合分波光回路は、請求項４記載の波長合分波光回路において、前記光路をリング導波路とし、該リング導波路に光照射した複数の光照射領域を形成してなることを特徴としている。
【００２６】
請求項６記載の波長合分波光回路は、請求項 4 記載の波長合分波光回路において前記光路を共振器内導波路とし、この共振器内導波路に光照射した複数の光照射領域を形成してなることを特徴としている。
【００２７】
請求項７記載の波長合分波光回路は、請求項１ないし 6 のいずれか１項記載の波長合分波光回路において、前記光路のコアまたはクラッドを、ゲルマニウム添加石英系ガラス、酸化窒化珪素、ポリイミド系高分子材料、ポリシラン系高分子材料のいずれかにより構成したことを特徴としている。
【００２８】
請求項８記載の波長合分波光回路は、光波を光路を伝搬させることにより、その波長により合波・分波する波長合分波光回路の製造方法において、前記光路の複数の領域それぞれに強度の異なる光を照射することにより、前記光路に屈折率変化と複屈折率変化との比が互いに異なっており、前記複数の光照射領域各々における屈折率の変化と複屈折率の変化を合成してＴＥとＴＭモードの中心波長を定められた基準波長に合わせた複数の光照射領域を形成することを特徴としている。
【００２９】
請求項９記載の波長合分波光回路は、請求項８記載の波長合分波光回路において前記光が、紫外線またはＸ線のいずれかであることを特徴としている。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の波長合分波光回路及びその製造方法の各実施形態について図面に基づき説明する。
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図であり、図において、３１はアレイ導波路１に形成され光を照射した際に平均屈折率変化がΔｎ₁、複屈折率変化がΔＢ₁となる三角形状の第１の光照射領域、３２はアレイ導波路１に第１の光照射領域２１に近接して形成され光を照射した際に平均屈折率変化がΔｎ₂、複屈折率変化がΔＢ₂となる三角形状の第２の光照射領域である。
【００３３】
この第１の光照射領域３１及び第２の光照射領域３２それぞれの底辺は、共にアレイ導波路１の外側に位置している。
このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路は、チャンネル数が１６、チャンネル間隔が１００ＧＨｚ、回折次数ｍが５０〜７０、光路長差が５０〜１００μｍとなるように設定されており、アレイ導波路１の本数は数１０〜１００本程度である。
【００３４】
このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路の出力導波路５は、図２に示すように、シリコン基板３３上に下層クラッド層３４が形成され、この下層クラッド層３４上の光導波路を形成すべき部分にコア３５が形成され、この下層クラッド層３４及びコア３５の上に上層クラッド層３６が形成されている。
【００３５】
下層クラッド層３４及び上層クラッド層３６の組成は石英系ガラスであり、コア３５の組成はゲルマニウム添加石英系ガラスである。このコア３５とクラッド３４、３６の比屈折率差は０．３〜１％程度に設定されている。また、下層クラッド層３４と上層クラッド層３６の膜厚はそれぞれ１０〜１５μｍであり、コア３５の断面の大きさは４μｍ×４μｍ〜６μｍ×６μｍである。
【００３６】
次に、このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路の作用について図３及び図４に基づき説明する。
図３に示すように、第１の光照射領域３１に、平均屈折率変化Δｎ₁、複屈折率変化ΔＢ₁となるように光３７を照射したとき、この第１の光照射領域３１の底辺の長さＬ₁を変えてδＬ₁を変化させることにより、図４に示すように、中心波長の平均変位量δλ及びＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）が直線４１の第１象限部分を移動する。
【００３７】
また、第２の光照射領域３２に、平均屈折率変化Δｎ₂、複屈折率変化ΔＢ₂となるように光３８を照射したとき、この第２の光照射領域３２の底辺の長さＬ₂を変えてδＬ₂を変化させることにより、中心波長の平均変位量δλ及びＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）が直線４２の第１象限部分を移動する。
【００３８】
したがって、第１の光照射領域３１及び第２の光照射領域３２にそれぞれ光照射をおこなったとき、第１の光照射領域３１及び第２の光照射領域３２それぞれの底辺の長さを変えてδＬ₁、δＬ₂を調節することで、図４において直線４１〜４４で描かれた平行四辺形４５内の任意の（δλ、δ（Δλ））の組み合わせを実現することができる。
このように、第１の光照射領域３１及び第２の光照射領域３２それぞれに照射する光の強度を変えることにより、平均屈折率変化Δｎと複屈折率変化ΔＢの比ΔＢ／Δｎ、すなわち直線４１、４２の傾きを制御することができる。
【００３９】
次に、このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路の製造方法について図３に基づき説明する。
まず、アレイ導波路１上に膜厚１μｍ程度のアルミニウムを蒸着し、このアルミニウム膜の第１の光照射領域３１及び第２の光照射領域３２に対応する部分を三角形状に除去する。ここで、除去した第１の三角形５１、第２の三角形５２の底辺の長さはともに２ｍｍである。
【００４０】
次いで、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを用いて、第１の三角形５１にパルスエネルギーが２２ｍＪ／ｃｍ²の紫外線を、第２の三角形５２にパルスエネルギーが７０ｍＪ／ｃｍ²の紫外線をそれぞれ照射する。なお、パルス周波数は１００Ｈｚ、照射時間は３０分である。
このとき得られる中心波長の平均変位量はδλ＝０．３８ｎｍ、ＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量はδ（Δλ）＝０．０６ｎｍであり、これは図４の点Ａに対応する。
【００４１】
本実施形態によれば、中心波長の平均変位量δλとＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）をそれぞれ独立に制御することができ、初期状態でＴＥ・ＴＭモード間に中心波長差がある場合や、光照射による等価屈折率変化量に偏光依存性がある場合においても、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる。
【００４２】
したがって、光導波路に光照射を行なうことによりＴＥモード・ＴＭモードの中心波長をそれぞれ独立に制御し、ＴＥモード・ＴＭモード双方の中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせたアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を提供することができる。
【００４３】
［第２の実施形態］
図５は本発明の第２の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図であり、このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路が上述した第１の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路と異なる点は、第１の光照射領域３１の底辺がアレイ導波路１の内側に、第２の光照射領域３２の底辺がアレイ導波路１の外側にそれぞれ位置している点であり、その他の構成は第１の実施形態と全く同様である。
【００４４】
このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路では、第１の光照射領域３１が逆向きであるため、図４に示す平行四辺形４６になる。
本実施形態においても、第１の実施形態と全く同様に、中心波長の平均変位量δλとＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）をそれぞれ独立に制御することができ、初期状態でＴＥ・ＴＭモード間に中心波長差がある場合や、光照射による等価屈折率変化量に偏光依存性がある場合においても、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる。
【００４５】
［第３の実施形態］
図６は本発明の第３の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図であり、このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路が上述した第１の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路と異なる点は、第１の光照射領域３１の底辺がアレイ導波路１の外側に、第２の光照射領域３２の底辺がアレイ導波路１の内側にそれぞれ位置している点であり、その他の構成は第１及び第２の実施形態と全く同様である。
【００４６】
このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路では、第２の光照射領域３２が逆向きであるため、図４に示す平行四辺形４７になる。
本実施形態においても、第１及び第２の実施形態と全く同様に、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる。
【００４７】
［第４の実施形態］
図７は本発明の第４の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図であり、このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路が上述した第１の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路と異なる点は、第１の光照射領域３１及び第２の光照射領域３２それぞれの底辺が、共にアレイ導波路１の内側に位置している点であり、その他の構成は第１〜第３の実施形態と全く同様である。
【００４８】
このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路では、第１の光照射領域３１及び第２の光照射領域３２が逆向きであるため、図４に示す平行四辺形４８になる。
本実施形態においても、第１〜第３の実施形態と全く同様に、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる。
【００４９】
以上説明したように、第１の実施形態〜第４の実施形態を適当に選択することにより、図４に示す大きな平行四辺形ＡＢＣＤ内の任意の（δλ、δ（Δλ））の組み合わせを実現することができる。
すなわち、波長制御前におけるＩＴＵグリッドからの中心波長のズレが平行四辺形ＡＢＣＤ内の任意のδλであり、ＴＥ・ＴＭモード間中心波長差が平行四辺形ＡＢＣＤ内の任意のδ（Δλ）であるようなアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路の波長を制御することにより、ＩＴＵグリッドからの中心波長のズレとＴＥ・ＴＭモード間中心波長差を同時にゼロにすることができる。
【００５０】
［第５の実施形態］
図８は本発明の第５の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図であり、図において、５１は長い方のアーム６ａに形成され光を照射した際に平均屈折率変化がΔｎ₁、複屈折率変化がΔＢ₁となる長さＬ₁の第１の光照射領域、５２は長い方のアーム６ａに第１の光照射領域５１に近接して形成され光を照射した際に平均屈折率変化がΔｎ₂、複屈折率変化がΔＢ₂となる長さＬ₂の第２の光照射領域である。
【００５１】
このマッハ・ツェンダー型光回路の作用は、上述した第１の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路と全く同様であるから、説明を省略する。
このマッハ・ツェンダー型光回路を製造するには、長い方のアーム６ａ上にアルミニウムを蒸着し、このアルミニウム膜の第１の光照射領域５１及び第２の光照射領域５２に対応する部分を、それぞれ所定の長さ除去する。
次いで、ＡｒＦエキシマレーザ等を用いて、第１の光照射領域５１に対応するアーム６ａの部分及び第２の光照射領域５２に対応するアーム６ａの部分に、パルスエネルギーが異なる紫外線をそれぞれ照射する。
【００５２】
本実施形態によれば、中心波長の平均変位量δλとＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）をそれぞれ独立に制御することができ、初期状態でＴＥ・ＴＭモード間に中心波長差がある場合や、光照射による等価屈折率変化量に偏光依存性がある場合においても、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる。
【００５３】
したがって、光導波路に光照射を行なうことによりＴＥモード・ＴＭモードの中心波長をそれぞれ独立に制御し、ＴＥモード・ＴＭモード双方の中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせたマッハ・ツェンダー型光回路を提供することができる。
【００５４】
［第６の実施形態］
図９は本発明の第６の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図であり、このマッハ・ツェンダー型光回路が上述した第５の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路と異なる点は、第１の光照射領域５１を短い方のアーム６ｂに形成した点であり、その他の構成は第５の実施形態と全く同様である。
【００５５】
このマッハ・ツェンダー型光回路の作用は、上述した第２の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路と全く同様であるから、説明を省略する。
また、このマッハ・ツェンダー型光回路の製造方法は、上述した第５の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路の製造方法と全く同様である。
本実施形態においても、第５の実施形態と全く同様に、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる。
【００５６】
［第７の実施形態］
図１０は本発明の第７の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図であり、このマッハ・ツェンダー型光回路が上述した第５の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路と異なる点は、第２の光照射領域５２を短い方のアーム６ｂに形成した点であり、その他の構成は第５の実施形態と全く同様である。
【００５７】
このマッハ・ツェンダー型光回路の作用は、上述した第３の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路と全く同様であるから、説明を省略する。
また、このマッハ・ツェンダー型光回路の製造方法は、上述した第５の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路の製造方法と全く同様である。
本実施形態においても、第５及び第６の実施形態と全く同様に、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる。
【００５８】
［第８の実施形態］
図１１は本発明の第８の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図であり、このマッハ・ツェンダー型光回路が上述した第５の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路と異なる点は、第１の光照射領域５１及び第２の光照射領域５２を、共に短い方のアーム６ｂに形成した点であり、その他の構成は第５の実施形態と全く同様である。
【００５９】
このマッハ・ツェンダー型光回路の作用は、上述した第４の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路と全く同様であるから、説明を省略する。
また、このマッハ・ツェンダー型光回路の製造方法は、上述した第５の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路の製造方法と全く同様である。
本実施形態においても、第５〜第７の実施形態と全く同様に、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる。
【００６０】
［第９の実施形態］
図１２は本発明の第９の実施形態のリング共振器型光回路を示す平面図であり、図において、６１はリング導波路１３に形成され光を照射した際に平均屈折率変化がΔｎ₁、複屈折率変化がΔＢ₁となる長さＬ₁の第１の光照射領域、６２はリング導波路１３に第１の光照射領域６１に近接して形成され光を照射した際に平均屈折率変化がΔｎ₂、複屈折率変化がΔＢ₂となる長さＬ₂の第２の光照射領域である。
【００６１】
このリング共振器型光回路では、第１の光照射領域６１に平均屈折率変化がΔｎ₁、複屈折率変化がΔＢ₁となるように光を照射したとき、照射領域の長さＬ₁を変化させることにより、中心波長の平均変位量δλ及びＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）が図４に示す直線４１の第１象限部分を移動する。
また、第２の光照射領域６２に平均屈折率変化がΔｎ₂、複屈折率変化がΔＢ₂となるように光を照射したとき、照射領域の長さＬ₂を変化させることにより、中心波長の平均変位量δλ及びＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）が図４に示す直線４２の第１象限部分を移動する。
【００６２】
したがって、第１の光照射領域６１及び第２の光照射領域６２それぞれに光照射を行なったとき、照射領域の長さＬ₁、Ｌ₂を調整することで、図４において直線４１〜４４で描かれた平行四辺形４５内の任意の（δλ、δ（Δλ））の組み合わせを実現することができる。
【００６３】
すなわち、波長制御前におけるＩＴＵグリッドからの中心波長のズレが直線４１〜４４で描かれた平行四辺形４５内の任意のδλであり、ＴＥ・ＴＭモード間中心波長差が直線４１〜４４で描かれた平行四辺形４５内の任意のδ（Δλ）であるようなリング共振器型光回路の波長を制御することにより、ＩＴＵグリッドからの中心波長のズレとＴＥ・ＴＭモード間中心波長差を同時にゼロにすることができる。
【００６４】
［第１０の実施形態］
図１３は本発明の第１０の実施形態のファブリ・ペロー共振器型光回路を示す平面図であり、図において、７１は直線導波路１６に形成され光を照射した際に平均屈折率変化がΔｎ₁、複屈折率変化がΔＢ₁となる長さＬ₁の第１の光照射領域、７２は直線導波路１６に第１の光照射領域７１に近接して形成され光を照射した際に平均屈折率変化がΔｎ₂、複屈折率変化がΔＢ₂となる長さＬ₂の第２の光照射領域である。
【００６５】
このファブリ・ペロー共振器型光回路の作用は、上述した第９の実施形態のリング共振器型光回路と全く同様であるから、説明を省略する。
本実施形態においても、第９の実施形態のリング共振器型光回路と全く同様に、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる。
【００６６】
以上、本発明の波長合分波光回路及びその製造方法の各実施形態について図面に基づき説明してきたが、具体的な構成は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計の変更等が可能である。
第１の実施形態では、下層クラッド層３４及び上層クラッド層３６の組成を石英系ガラス、コア３５の組成をゲルマニウム添加石英系ガラスとしたが、コア３５をゲルマニウム添加石英系ガラス以外の組成、例えば、酸化窒化珪素、ポリイミド系高分子材料、ポリシラン系高分子材料等により構成し、下層クラッド層３４及び上層クラッド層３６をコア３５より屈折率の小さな組成により構成してもよい。
また、アレイ導波路１に第１の光照射領域３１及び第２の光照射領域３２を形成する際に、パルスエネルギーが異なる紫外線を照射したが、紫外線以外にＸ線を用いても同様の効果を奏することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明の波長合分波光回路によれば、中心波長の平均変位量δλとＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）をそれぞれ独立に制御することができ、初期状態でＴＥ・ＴＭモード間に中心波長差がある場合や、光照射による等価屈折率変化量に偏光依存性がある場合においても、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる。
【００６８】
したがって、光導波路に光照射を行なうことによりＴＥモード・ＴＭモードの中心波長をそれぞれ独立に制御し、ＴＥモード・ＴＭモード双方の中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせた波長合分波光回路を提供することができる。
【００６９】
また、本発明の波長合分波光回路の製造方法によれば、特殊な装置等を用いることなく、しかも容易に、中心波長の平均変位量δλとＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）をそれぞれ独立に制御することでＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる波長合分波光回路を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路の作用及び製造方法を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路の作用を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図である。
【図９】本発明の第６の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図である。
【図１０】本発明の第７の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図である。
【図１１】本発明の第８の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図である。
【図１２】本発明の第９の実施形態のリング共振器型光回路を示す平面図である。
【図１３】本発明の第１０の実施形態のファブリ・ペロー共振器型光回路を示す平面図である。
【図１４】従来のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図である。
【図１５】従来のマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図である。
【図１６】従来のリング共振器型光回路を示す平面図である。
【図１７】従来のファブリ・ペロー共振器型光回路を示す平面図である。
【図１８】従来のアレイ導波路に光照射領域を設けたアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図である。
【図１９】光照射前後の中心波長の変化ダイアグラムを示す図である。
【図２０】中心波長の平均変位量とＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１アレイ導波路
２スラブ導波路
３スラブ導波路
４入力導波路
５出力導波路
６１対のアーム
６ａ長い方のアーム
６ｂ短い方のアーム
７３ｄＢカプラ
８３ｄＢカプラ
９入力導波路
１０出力導波路
１３リング導波路
１４入力導波路
１５出力導波路
１６直線導波路
１７、１８共振ミラー
１９光照射領域
２０直線
３１第１の光照射領域
３２第２の光照射領域
３３シリコン基板
３４下層クラッド層
３５コア
３６上層クラッド層
３７、３８光
４１〜４４直線
４５〜４８平行四辺形
５１第１の光照射領域
５２第２の光照射領域
６１第１の光照射領域
６２第２の光照射領域
７１第１の光照射領域
７２第２の光照射領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit that multiplexes / demultiplexes an optical wave according to a wavelength and a manufacturing method thereof, and in particular, by matching a TE mode and a TM mode simultaneously to an ITU (International Telecommunication Union) grid. The present invention relates to a wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit capable of precisely controlling wavelength characteristics and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, research and development of wavelength division multiplexing optical communication systems that transmit optical signals of a plurality of wavelengths using the same optical path has been promoted toward an increase in capacity of optical communication.
In this wavelength division multiplexing optical communication system, an array waveguide diffraction grating type optical multiplexing / demultiplexing device is used as a device for multiplexing / demultiplexing optical signals that are wavelength-multiplexed with high density at a prescribed wavelength interval, for example, 0.8 nm interval. There is a demand for optical devices to which wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuits such as circuits and Mach-Zehnder optical circuits are applied.
In actual operation of this wavelength division multiplexing optical communication system, the ITU sets a reference wavelength, and the center wavelength of each channel of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit must match this reference wavelength. This reference wavelength is commonly referred to as an ITU grid. Further, in the transmission wavelength characteristic of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit, the wavelength at which the transmittance is maximum is defined as the channel center wavelength.
[0003]
FIG. 14 is a plan view showing an arrayed waveguide diffraction grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit generally used conventionally. In the figure, reference numeral 1 denotes an arrayed waveguide constituting the arrayed waveguide diffraction grating, and 2 denotes A slab waveguide optically connected to the input side of the arrayed waveguide 1, 3 is a slab waveguide optically connected to the output side of the arrayed waveguide 1, and 4 is an input optically connected to the input side of the slab waveguide 2. Waveguide 5 is an output waveguide optically connected to the output side of the slab waveguide 3 (This array waveguide diffraction grating type optical circuit is, for example, the 1996 Society of Electronics, Information and Communication Engineers Electronics Society Conference Proceedings 1, C -3, p162, etc.).
[0004]
Next, the operation principle of the arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit will be described.
The wavelength multiplexed optical signal is input to one port of the input waveguide 4 and then input to the slab waveguide 2. In the slab waveguide 2, the wavelength-multiplexed optical signal spreads by diffraction and is input to a plurality of waveguides constituting the arrayed waveguide 1.
Since an optical path length difference ΔL is given between the waveguides of the arrayed waveguide 1, the equiphase surface of the wavelength multiplexed optical signal has an inclination with respect to the propagation direction at the entrance of the slab waveguide 3. . Since this inclination depends on the wavelength of the optical signal, the optical signal is condensed at a different position for each wavelength at the exit of the slab waveguide 3, and each wavelength is distributed to each port of the output waveguide 5.
Here, the diffraction order is m, and the equivalent refractive index of the waveguide is n._effThen, among the optical signals input from the center port of the input waveguide 4, the wavelength λ of the optical signal output to the center port of the output waveguide 5 is expressed by the following equation.
λ = n_eff・ ΔL / m (1)
[0005]
FIG. 15 is a plan view showing a Mach-Zehnder type optical circuit generally used conventionally. In FIG. 15, 6 is a pair of arms having an optical path length difference ΔL, and 7 is an input of the pair of arms 6. 3 dB coupler optically connected to the side, 8 a 3 dB coupler optically connected to the output side of the pair of arms 6, 9 an input waveguide optically connected to the input side of the 3 dB coupler 7, and 10 an output of the 3 dB coupler 8 (This Mach-Zehnder type optical circuit is, for example, Applied Optics, Vol. 37, pages 2242 to 2244, 1998 (Applied Optics, vol. 37, pp .2242-2244, 1998)).
[0006]
Next, the operation principle of the Mach-Zehnder type optical circuit will be described.
The signal light input from the input port 11 provided in the input waveguide 9 is equally distributed to the two arms 6 a and 6 b by the 3 dB coupler 7. Since these arms 6a and 6b are provided with an optical path length difference ΔL, the signal light propagating through the arms 6a and 6b has a relative phase difference at the entrance of the 3 dB coupler 8. Since this phase difference depends on the wavelength of the signal light, each wavelength of the signal light is distributed to the two ports of the output waveguide 10.
Here, the diffraction order is m, and the equivalent refractive index of the waveguide is n._effThen, the wavelength λ of the optical signal output to the output port 12 among the optical signals input from the input port 11 is expressed by the following equation.
λ = n_eff・ ΔL / (m + 1/2) (2)
[0007]
FIG. 16 is a plan view showing a ring resonator type optical circuit generally used conventionally. In FIG. 16, 13 is a ring waveguide, 14 is an input waveguide, and 15 is an output waveguide. The ring resonator type optical circuit is described in, for example, Okamoto; “Basics of Optical Waveguide”, pages 160 to 165, Corona, etc.).
Here, the mode order is m, and the equivalent refractive index of the waveguide is n_effWhen the length of the ring waveguide 13 is L, the wavelength λ of the optical signal output to the output waveguide 15 is expressed by the following equation.
λ = n_eff・ L / m (3)
[0008]
FIG. 17 is a plan view showing a Fabry-Perot resonator type optical circuit generally used conventionally. In the figure, 16 is a linear waveguide, and 17 and 18 are resonant mirrors (this Fabry-Perot). Resonator-type optical circuits are described in, for example, Koyama, Nishihara; “Optical Wave Electronics”, pages 38-42, Corona).
Here, the mode order is m, and the equivalent refractive index of the waveguide is n_effWhen the length of the resonator (the length between the resonant mirrors 17 and 18) is L, the resonant wavelength λ is expressed by the following equation.
λ = 2 · n_eff・ L / m (4)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional optical circuit, as shown in the equations (1) to (4), the channel center wavelength of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit such as the arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit or the Mach-Zehnder type optical circuit. To match the ITU grid, diffraction order m, optical path length difference ΔL, equivalent refractive index n_effMay be set to an appropriate value, but in the optical waveguide manufacturing process, the optical path length difference ΔL and the equivalent refractive index n_effWhen the value fluctuates from the set value, there is a problem that a deviation from the ITU grid occurs in the channel center wavelength of these wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuits.
[0010]
As a method of solving this problem, there is a method of eliminating the deviation from the ITU grid by irradiating the optical waveguide of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit with ultraviolet rays to control the channel center wavelength. This method utilizes the phenomenon that the refractive index of the silica-based glass increases when the germanium-added quartz-based glass is irradiated with ultraviolet rays (this method is described, for example, in Electronics Letters, Vol. 34, page 780). To page 781, 1998 (Electronics Letters, vol. 34, pp. 780-781, 1998) and the like).
[0011]
However, in this method of irradiating ultraviolet rays, when there is a center wavelength difference between the TE and TM modes before controlling the channel center wavelength, or when the equivalent refractive index change due to ultraviolet irradiation has polarization dependency, There was a problem that the TE mode and the TM mode could not be matched to the ITU grid at the same time.
Further, in the wavelength control method in the case where there is polarization dependency as described above, the ratio of the average displacement amount δλ of the center wavelength and the displacement amount δ (Δλ) of the center wavelength difference between the TE and TM modes is set to be constant. Therefore, in general, these cannot be controlled independently, and there has been a problem that the center wavelengths of the TE mode and the TM mode cannot be adjusted to the ITU grid at the same time.
[0012]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and even when there is a center wavelength difference between the TE and TM modes in the initial state, or when the equivalent refractive index change due to light irradiation has polarization dependence. An object of the present invention is to provide a wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit capable of simultaneously adjusting the TE mode and the TM mode to the ITU grid, and a manufacturing method thereof.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
As a result of various studies, the present inventors have found a wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit capable of simultaneously controlling the TE mode and the TM mode and a manufacturing method thereof.
Here, taking the example of an arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit as an example, the most common wavelength control method when the equivalent refractive index and the refractive index change due to light irradiation have polarization dependence will be described.
[0014]
In general, the equivalent refractive index of the TE mode is expressed as n_TE, TM mode equivalent refractive index n_TMThen, the center wavelength λ before control is expressed by the following equation for each mode.
λ_TE= N_TE・ ΔL / m (5)
λ_TM= N_TM・ ΔL / m (6)
If the difference between Equation (5) and Equation (6) is defined as the center wavelength difference Δλ between the TE and TM modes before control, this center wavelength difference Δλ is expressed by the following equation.
Δλ = λ_TM−λ_TE          ...... (7)
[0015]
For this arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit, as shown in FIG. 18, a triangular light irradiation region 19 is provided in the arrayed waveguide 1, and the light irradiation length to each waveguide is determined by the array guide. The outer side of the waveguide 1 is set to be longer. A difference in irradiation length between adjacent waveguides at this time is represented by δL. Also, the core or clad of each waveguide has a light-induced refractive index change, and the equivalent refractive index change of the TE mode due to light irradiation is Δn_TE, Change the equivalent refractive index change of TM mode to Δn_TMAnd
[0016]
By such light irradiation, the optical path length difference Δn is caused in the arrayed waveguide 1_TE・ ΔL, Δn_TMAs a result of the addition of δL, the center wavelength λ changes as shown in the following equation.
λ_{TE '}= (N_TE・ ΔL + Δn_TE・ ΔL) / m (8)
λ_{TM '}= (N_TM・ ΔL + Δn_TM・ ΔL) / m (9)
Here, if the difference between the formula (8) and the formula (9) is defined as the center wavelength difference Δλ ′ between the TE and TM modes after control, the center wavelength difference Δλ ′ is expressed by the following formula.
Δλ ′ = λ_{TM '}−λ_{TE '}                ...... (10)
[0017]
FIG. 19 is a diagram showing a change diagram of the center wavelength λ before and after the light irradiation. The displacement δλ of the center wavelength λ is the difference between the equations (5) and (8) and the equations (6) and ( The difference of 9) is expressed by the following equation.
δλ_TE= Λ_{TE '}−λ_TE= Δn_TE・ ΔL / m (11)
δλ_TM= Λ_{TM '}−λ_TM= Δn_TM・ ΔL / m (12)
Here, the average value of the equations (11) and (12) is defined as the average displacement amount δλ of the center wavelength λ, and the difference between the equations (11) and (12) is the displacement of the center wavelength difference between the TE and TM modes. When defined as an amount δ (Δλ), the average displacement amount δλ and the displacement amount δ (Δλ) are expressed by the following equations.
δλ = (δλ_TE+ Δλ_TM) / 2 = Δn · δL / m (13)
δ (Δλ) = Δλ′−Δλ = ΔB · δL / m (14)
However, Δn is a change in average refractive index and ΔB is a change in birefringence, which are expressed by the following equations.
Δn = (Δn_TE+ Δn_TM) / 2 ...... (15)
ΔB = Δn_TE-Δn_TM                ...... (16)
[0018]
Here, given a certain light irradiation condition to the average refractive index change Δn and the birefringence change ΔB, and considering the δλ-δ (Δλ) plane with δL as a parameter, Expressions (13) and (14) are As shown in FIG. 20, the ratio between the average displacement amount δλ of the center wavelength and the displacement amount δ (Δλ) of the center wavelength difference between the TE and TM modes is represented by a constant value ΔB. It can be seen that / Δn.
[0019]
As a special case, when ΔB = 0, that is, the case where the amount of change in the equivalent refractive index due to light irradiation does not depend on the polarization, it can be seen from Equation (14) that the center wavelength difference between the TE and TM modes does not change. Thus, it can be seen that the center wavelength must be the same between the TE mode and the TM mode in the initial state before the control.
In other words, when the center wavelength difference between the TE and TM modes is zero in the initial state and the amount of change in the equivalent refractive index due to light irradiation does not depend on the polarization, the center wavelengths of the TE mode and the TM mode are simultaneously applied to the ITU grid. Can be matched.
However, as described above, since the ratio of the average displacement amount δλ of the center wavelength to the displacement amount δ (Δλ) of the center wavelength difference between the TE and TM modes is limited to a constant value, these are generally independent of each other. It cannot be controlled, and the center wavelengths of the TE mode and the TM mode cannot be adjusted to the ITU grid at the same time.
[0020]
The wavelength control method of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to the present invention irradiates light to the two light irradiation regions under different conditions. The ratio of the average refractive index change Δn and the birefringence change ΔB has different values in the first light irradiation and the second light irradiation.
That is, the essence of the present invention is to combine two straight lines having different inclinations ΔB / Δn in the δλ−δ (Δλ) plane of FIG. As a result, the average displacement δλ of the center wavelength and the displacement δ (Δλ) of the center wavelength difference between the TE and TM modes can be controlled independently, and the center wavelength difference between the TE and TM modes in the initial state. Even when the amount of change in the equivalent refractive index due to light irradiation is polarization-dependent, the center wavelengths of the TE mode and the TM mode can be simultaneously adjusted to the ITU grid.
[0021]
  Based on the above findings, the present inventors have provided the following wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit and its manufacturing method.
  That is, the wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to claim 1 is:In a wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit that multiplexes and demultiplexes the light wave according to its wavelength by irradiating and interfering with the light wave after branching the light wave into a plurality of optical paths, each branched optical path is irradiated with light having different energy A plurality of light irradiation regions formed, and the ratio of the refractive index change and the birefringence change in each of the light irradiation regions is different from each other; By combining the rate change, the center wavelength of the TE and TM modes is adjusted to the specified reference wavelength.It is a feature.
[0022]
The wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to claim 2 is the wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to claim 1,The plurality of optical paths may be arrayed waveguides of an arrayed waveguide diffraction grating, and a plurality of light irradiation regions may be formed by irradiating the arrayed waveguides with light.It is characterized by.
[0023]
The wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to claim 3,2. The wavelength demultiplexing optical circuit according to claim 1, wherein the plurality of optical paths are arm portions of a Mach-Zehnder interferometer type optical circuit, and a plurality of light irradiation regions irradiated with light are formed on the arm portions.It is characterized by.
[0024]
The wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to claim 4,In a wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit that multiplexes / demultiplexes the light wave according to its wavelength by resonating by revolving or reciprocating the light wave in the optical path, a plurality of different lengths formed by irradiating the optical path with light The ratio of the refractive index change and the birefringence change in each of the light irradiation regions is different from each other, and the change in the refractive index and the change in the birefringence in each of the plurality of light irradiation regions Combined and adjusted the center wavelength of TE and TM modes to the specified reference wavelengthIt is characterized by.
[0025]
The wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to claim 5,5. The wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to claim 4, wherein the optical path is a ring waveguide, and a plurality of light irradiation regions are formed by irradiating the ring waveguide with light.It is characterized by.
[0026]
The wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to claim 6,Claim Four In the wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit described above, the optical path is an intracavity waveguide, and a plurality of light irradiation regions are formed by irradiating the intracavity waveguide.It is characterized by.
[0027]
The wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to claim 7,Claim 1 to 6 4. The wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to claim 1, wherein the core or cladding of the optical path is made of any one of germanium-added quartz glass, silicon oxynitride, polyimide polymer material, and polysilane polymer material.It is characterized by.
[0028]
The wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to claim 8,In a method of manufacturing a wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit that propagates an optical wave along an optical path and multiplexes / demultiplexes according to the wavelength, the light path is refracted by irradiating each of a plurality of regions with different intensities. The ratio between the refractive index change and the birefringence change is different from each other, and the center wavelength of the TE and TM modes is determined by combining the refractive index change and the birefringence change in each of the light irradiation regions. Forming multiple light-irradiated areas that match the wavelengthIt is characterized by.
[0029]
The wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to claim 9,9. The wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to claim 8, wherein the light is either ultraviolet rays or X-rays.It is a feature.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a plan view showing an arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 31 denotes an average refraction when formed in the arrayed waveguide 1 and irradiated with light. Rate change is Δn₁, The birefringence change is ΔB₁The triangular first light irradiation region 32, which is formed in the arrayed waveguide 1 in the vicinity of the first light irradiation region 21, has an average refractive index change Δn when irradiated with light.₂, The birefringence change is ΔB₂This is a triangular second light irradiation region.
[0033]
The bases of the first light irradiation region 31 and the second light irradiation region 32 are both located outside the arrayed waveguide 1.
This arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit is set so that the number of channels is 16, the channel spacing is 100 GHz, the diffraction order m is 50 to 70, and the optical path length difference is 50 to 100 μm. The number of waveguides 1 is about several 10 to 100.
[0034]
As shown in FIG. 2, the output waveguide 5 of the arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit has a lower clad layer 34 formed on a silicon substrate 33, and an optical waveguide on the lower clad layer 34 is formed. A core 35 is formed in a portion to be formed, and an upper clad layer 36 is formed on the lower clad layer 34 and the core 35.
[0035]
The composition of the lower clad layer 34 and the upper clad layer 36 is quartz glass, and the composition of the core 35 is germanium-added quartz glass. The relative refractive index difference between the core 35 and the clads 34 and 36 is set to about 0.3 to 1%. The lower clad layer 34 and the upper clad layer 36 each have a thickness of 10 to 15 μm, and the core 35 has a cross-sectional size of 4 μm × 4 μm to 6 μm × 6 μm.
[0036]
Next, the operation of this arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 3, the average refractive index change Δn in the first light irradiation region 31.₁, Birefringence change ΔB₁When the light 37 is irradiated so as to become the length L of the bottom side of the first light irradiation region 31₁ΔL by changing₁4, the average displacement amount δλ of the center wavelength and the displacement amount δ (Δλ) of the center wavelength difference between the TE and TM modes move in the first quadrant portion of the straight line 41 as shown in FIG.
[0037]
In addition, the average refractive index change Δn is formed in the second light irradiation region 32.₂, Birefringence change ΔB₂When the light 38 is irradiated so as to become the length L of the bottom side of the second light irradiation region 32₂ΔL by changing₂, The average displacement amount δλ of the center wavelength and the displacement amount δ (Δλ) of the center wavelength difference between the TE and TM modes move in the first quadrant portion of the straight line 42.
[0038]
Therefore, when the first light irradiation region 31 and the second light irradiation region 32 are respectively irradiated with light, the lengths of the bases of the first light irradiation region 31 and the second light irradiation region 32 are changed. δL₁, ΔL₂By adjusting, it is possible to realize any combination of (δλ, δ (Δλ)) in the parallelogram 45 drawn by straight lines 41 to 44 in FIG.
In this way, by changing the intensity of the light applied to each of the first light irradiation region 31 and the second light irradiation region 32, the ratio ΔB / Δn of the average refractive index change Δn and the birefringence change ΔB, that is, a straight line The inclination of 41 and 42 can be controlled.
[0039]
Next, a method for manufacturing the arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit will be described with reference to FIG.
First, aluminum having a film thickness of about 1 μm is vapor-deposited on the arrayed waveguide 1, and portions of the aluminum film corresponding to the first light irradiation region 31 and the second light irradiation region 32 are removed in a triangular shape. Here, the lengths of the bases of the removed first triangle 51 and second triangle 52 are both 2 mm.
[0040]
Next, using an ArF excimer laser with a wavelength of 193 nm, a pulse energy of 22 mJ / cm is applied to the first triangle 51.²The pulse energy of the second triangle 52 is 70 mJ / cm.²Irradiate each ultraviolet ray. The pulse frequency is 100 Hz and the irradiation time is 30 minutes.
The average displacement amount of the center wavelength obtained at this time is δλ = 0.38 nm, and the displacement amount of the center wavelength difference between the TE and TM modes is δ (Δλ) = 0.06 nm, which corresponds to the point A in FIG. .
[0041]
According to this embodiment, the average displacement amount δλ of the center wavelength and the displacement amount δ (Δλ) of the center wavelength difference between the TE and TM modes can be controlled independently, and the center between the TE and TM modes can be controlled in the initial state. Even when there is a wavelength difference or when the equivalent refractive index change amount due to light irradiation is polarization-dependent, the center wavelengths of the TE mode and the TM mode can be simultaneously adjusted to the ITU grid.
[0042]
Therefore, by irradiating the optical waveguide with light, the center wavelength of the TE mode and TM mode is controlled independently, and the center wavelength of both the TE mode and TM mode is simultaneously adjusted to the ITU grid. A demultiplexing optical circuit can be provided.
[0043]
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a plan view showing an arrayed waveguide diffraction grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to the second embodiment of the present invention. This arrayed waveguide diffraction grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit is the first embodiment described above. The difference from the arrayed waveguide diffraction grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit is that the bottom side of the first light irradiation region 31 is inside the arrayed waveguide 1 and the bottom side of the second light irradiation region 32 is that of the arrayed waveguide 1. The other configuration is the same as that of the first embodiment.
[0044]
In this arrayed waveguide diffraction grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit, since the first light irradiation region 31 is in the reverse direction, the parallelogram 46 shown in FIG. 4 is obtained.
Also in this embodiment, in the same manner as in the first embodiment, the average displacement amount δλ of the center wavelength and the displacement amount δ (Δλ) of the center wavelength difference between the TE and TM modes can be independently controlled. Even when there is a center wavelength difference between the TE and TM modes in the state, or when the equivalent refractive index change amount due to light irradiation is polarization-dependent, the center wavelengths of the TE mode and the TM mode can be simultaneously adjusted to the ITU grid. it can.
[0045]
[Third Embodiment]
FIG. 6 is a plan view showing an arrayed waveguide diffraction grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to the third embodiment of the present invention. This arrayed waveguide diffraction grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit is the first embodiment described above. The difference from the arrayed waveguide diffraction grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit is that the bottom of the first light irradiation region 31 is outside the array waveguide 1 and the bottom of the second light irradiation region 32 is the array waveguide 1. The other configurations are the same as those of the first and second embodiments.
[0046]
In this arrayed waveguide diffraction grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit, since the second light irradiation region 32 is in the reverse direction, the parallelogram 47 shown in FIG. 4 is obtained.
Also in this embodiment, the center wavelengths of the TE mode and the TM mode can be adjusted to the ITU grid at the same time as in the first and second embodiments.
[0047]
[Fourth Embodiment]
FIG. 7 is a plan view showing an arrayed waveguide diffraction grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to the fourth embodiment of the present invention. This arrayed waveguide diffraction grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit is the first embodiment described above. The difference from the arrayed waveguide diffraction grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit is that the bases of the first light irradiation region 31 and the second light irradiation region 32 are both located inside the arrayed waveguide 1. Other configurations are the same as those in the first to third embodiments.
[0048]
In this arrayed waveguide diffraction grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit, the first light irradiation region 31 and the second light irradiation region 32 are in opposite directions, so that the parallelogram 48 shown in FIG. 4 is obtained.
Also in this embodiment, the center wavelengths of the TE mode and the TM mode can be adjusted to the ITU grid at the same time as in the first to third embodiments.
[0049]
As described above, any combination of (δλ, δ (Δλ)) in the large parallelogram ABCD shown in FIG. 4 is realized by appropriately selecting the first to fourth embodiments. can do.
That is, the deviation of the center wavelength from the ITU grid before wavelength control is an arbitrary δλ in the parallelogram ABCD, and the center wavelength difference between the TE and TM modes is an arbitrary δ (Δλ) in the parallelogram ABCD. By controlling the wavelength of such an arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit, the deviation of the center wavelength from the ITU grid and the center wavelength difference between the TE and TM modes can be made zero simultaneously.
[0050]
[Fifth Embodiment]
FIG. 8 is a plan view showing a Mach-Zehnder type optical circuit according to a fifth embodiment of the present invention. In FIG. 8, 51 is formed on the longer arm 6a and the average refractive index change is Δn when irradiated with light.₁, The birefringence change is ΔB₁Length L₁The first light irradiation region 52 is formed adjacent to the first light irradiation region 51 on the longer arm 6a, and the average refractive index change is Δn when irradiated with light.₂, The birefringence change is ΔB₂Length L₂This is the second light irradiation region.
[0051]
Since the operation of the Mach-Zehnder type optical circuit is exactly the same as that of the above-described arrayed waveguide diffraction grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit of the first embodiment, the description thereof is omitted.
In order to manufacture this Mach-Zehnder type optical circuit, aluminum is vapor-deposited on the longer arm 6a, and portions corresponding to the first light irradiation region 51 and the second light irradiation region 52 of the aluminum film are formed, Each is removed by a predetermined length.
Next, using an ArF excimer laser or the like, the portion of the arm 6 a corresponding to the first light irradiation region 51 and the portion of the arm 6 a corresponding to the second light irradiation region 52 are each irradiated with ultraviolet rays having different pulse energies. .
[0052]
According to this embodiment, the average displacement amount δλ of the center wavelength and the displacement amount δ (Δλ) of the center wavelength difference between the TE and TM modes can be controlled independently, and the center between the TE and TM modes can be controlled in the initial state. Even when there is a wavelength difference or when the equivalent refractive index change amount due to light irradiation is polarization-dependent, the center wavelengths of the TE mode and the TM mode can be simultaneously adjusted to the ITU grid.
[0053]
Therefore, the Mach-Zehnder type optical circuit that controls the center wavelength of the TE mode and TM mode independently by irradiating the light to the optical waveguide and simultaneously matches the center wavelength of both the TE mode and TM mode to the ITU grid is provided. can do.
[0054]
[Sixth Embodiment]
FIG. 9 is a plan view showing a Mach-Zehnder type optical circuit according to a sixth embodiment of the present invention. The Mach-Zehnder type optical circuit is different from the Mach-Zehnder type optical circuit according to the fifth embodiment described above. Is that the first light irradiation region 51 is formed on the shorter arm 6b, and other configurations are the same as those of the fifth embodiment.
[0055]
Since the operation of the Mach-Zehnder type optical circuit is exactly the same as that of the above-described arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit of the second embodiment, description thereof is omitted.
The manufacturing method of the Mach-Zehnder optical circuit is exactly the same as the manufacturing method of the Mach-Zehnder optical circuit of the fifth embodiment described above.
Also in the present embodiment, the center wavelengths of the TE mode and the TM mode can be matched to the ITU grid at the same time as in the fifth embodiment.
[0056]
[Seventh Embodiment]
FIG. 10 is a plan view showing a Mach-Zehnder type optical circuit according to a seventh embodiment of the present invention. This Mach-Zehnder type optical circuit is different from the Mach-Zehnder type optical circuit according to the fifth embodiment described above. Is that the second light irradiation region 52 is formed on the shorter arm 6b, and other configurations are the same as those of the fifth embodiment.
[0057]
Since the operation of the Mach-Zehnder type optical circuit is exactly the same as that of the above-described arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit of the third embodiment, description thereof is omitted.
The manufacturing method of the Mach-Zehnder optical circuit is exactly the same as the manufacturing method of the Mach-Zehnder optical circuit of the fifth embodiment described above.
Also in this embodiment, the center wavelengths of the TE mode and the TM mode can be adjusted to the ITU grid at the same time as in the fifth and sixth embodiments.
[0058]
[Eighth Embodiment]
FIG. 11 is a plan view showing a Mach-Zehnder type optical circuit according to an eighth embodiment of the present invention. This Mach-Zehnder type optical circuit is different from the Mach-Zehnder type optical circuit according to the fifth embodiment described above. Is that the first light irradiation region 51 and the second light irradiation region 52 are both formed on the shorter arm 6b, and other configurations are the same as those of the fifth embodiment.
[0059]
Since the operation of the Mach-Zehnder type optical circuit is exactly the same as that of the above-described arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit of the fourth embodiment, the description thereof is omitted.
The manufacturing method of the Mach-Zehnder optical circuit is exactly the same as the manufacturing method of the Mach-Zehnder optical circuit of the fifth embodiment described above.
Also in this embodiment, the center wavelengths of the TE mode and the TM mode can be adjusted to the ITU grid at the same time as in the fifth to seventh embodiments.
[0060]
[Ninth Embodiment]
FIG. 12 is a plan view showing a ring resonator type optical circuit according to the ninth embodiment of the present invention. In FIG. 12, reference numeral 61 denotes an average refractive index change when Δn is formed on the ring waveguide 13 and irradiated with light.₁, The birefringence change is ΔB₁Length L₁The first light irradiation region 62 is formed adjacent to the first light irradiation region 61 on the ring waveguide 13 and the average refractive index change is Δn when irradiated with light.₂, The birefringence change is ΔB₂Length L₂This is the second light irradiation region.
[0061]
In this ring resonator type optical circuit, the average refractive index change is Δn in the first light irradiation region 61.₁, The birefringence change is ΔB₁When the light is irradiated so that₁, The average displacement amount δλ of the center wavelength and the displacement amount δ (Δλ) of the center wavelength difference between the TE and TM modes move in the first quadrant portion of the straight line 41 shown in FIG.
Further, the average refractive index change in the second light irradiation region 62 is Δn.₂, The birefringence change is ΔB₂When the light is irradiated so that₂, The average displacement amount δλ of the center wavelength and the displacement amount δ (Δλ) of the center wavelength difference between the TE and TM modes move in the first quadrant portion of the straight line 42 shown in FIG.
[0062]
Therefore, when light irradiation is performed on each of the first light irradiation region 61 and the second light irradiation region 62, the length L of the irradiation region.₁, L₂By adjusting, it is possible to realize any combination of (δλ, δ (Δλ)) in the parallelogram 45 drawn by straight lines 41 to 44 in FIG.
[0063]
That is, the deviation of the center wavelength from the ITU grid before the wavelength control is an arbitrary δλ in the parallelogram 45 drawn by the straight lines 41 to 44, and the center wavelength difference between the TE and TM modes is drawn by the straight lines 41 to 44. By controlling the wavelength of the ring resonator type optical circuit which is an arbitrary δ (Δλ) in the parallelogram 45, the deviation of the center wavelength from the ITU grid and the center wavelength difference between the TE and TM modes can be reduced. Can be zero at the same time.
[0064]
[Tenth embodiment]
FIG. 13 is a plan view showing a Fabry-Perot resonator type optical circuit according to the tenth embodiment of the present invention. In FIG. 13, reference numeral 71 is formed in the linear waveguide 16 and changes in average refractive index when irradiated with light. Δn₁, The birefringence change is ΔB₁Length L₁The first light irradiation region 72 is formed in the linear waveguide 16 in the vicinity of the first light irradiation region 71, and the average refractive index change is Δn when irradiated with light.₂, The birefringence change is ΔB₂Length L₂This is the second light irradiation region.
[0065]
Since the operation of the Fabry-Perot resonator type optical circuit is exactly the same as that of the above-described ring resonator type optical circuit of the ninth embodiment, description thereof is omitted.
Also in the present embodiment, the center wavelengths of the TE mode and the TM mode can be matched to the ITU grid at the same time as in the ring resonator type optical circuit of the ninth embodiment.
[0066]
As mentioned above, although each embodiment of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit and the manufacturing method thereof according to the present invention has been described with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to each of the above embodiments, and departs from the gist of the present invention. It is possible to change the design as long as it is not.
In the first embodiment, the composition of the lower clad layer 34 and the upper clad layer 36 is quartz glass, and the composition of the core 35 is germanium-added quartz glass, but the core 35 is a composition other than germanium-added quartz glass, Alternatively, silicon oxynitride, polyimide-based polymer material, polysilane-based polymer material, or the like may be used, and the lower clad layer 34 and the upper clad layer 36 may be composed of a composition having a refractive index smaller than that of the core 35.
Further, when the first light irradiation region 31 and the second light irradiation region 32 are formed in the arrayed waveguide 1, ultraviolet rays having different pulse energies are irradiated, but the same effect can be obtained by using X-rays other than ultraviolet rays. Can be played.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, according to the wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit of the present invention, the average displacement δλ of the center wavelength and the displacement δ (Δλ) of the center wavelength difference between the TE and TM modes can be controlled independently. Even when there is a center wavelength difference between the TE and TM modes in the initial state, or when the equivalent refractive index change amount due to light irradiation is polarization-dependent, the center wavelengths of the TE mode and the TM mode are simultaneously adjusted to the ITU grid. be able to.
[0068]
Therefore, a wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit in which the center wavelengths of the TE mode and the TM mode are independently controlled by irradiating the optical waveguide with light and the center wavelengths of both the TE mode and the TM mode are simultaneously adjusted to the ITU grid is provided. be able to.
[0069]
Further, according to the method for manufacturing a wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit of the present invention, the average displacement amount δλ of the center wavelength and the displacement amount δ of the center wavelength difference between the TE and TM modes can be easily performed without using a special device or the like. By controlling (Δλ) independently, it is possible to manufacture a wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit that can simultaneously adjust the center wavelength of the TE mode and the TM mode to the ITU grid.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating an operation of the arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to the first embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof.
FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view showing an arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing an arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a plan view showing an arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing a Mach-Zehnder optical circuit according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a plan view showing a Mach-Zehnder optical circuit according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a plan view showing a Mach-Zehnder optical circuit according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a plan view showing a Mach-Zehnder optical circuit according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a plan view showing a ring resonator type optical circuit according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a plan view showing a Fabry-Perot resonator type optical circuit according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a plan view showing a conventional arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit.
FIG. 15 is a plan view showing a conventional Mach-Zehnder type optical circuit.
FIG. 16 is a plan view showing a conventional ring resonator type optical circuit.
FIG. 17 is a plan view showing a conventional Fabry-Perot resonator type optical circuit.
FIG. 18 is a plan view showing a conventional arrayed waveguide grating type wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit in which a light irradiation region is provided in a conventional arrayed waveguide.
FIG. 19 is a diagram showing a change diagram of the center wavelength before and after light irradiation.
FIG. 20 is a diagram showing a relationship between an average displacement amount of a center wavelength and a displacement amount of a center wavelength difference between TE and TM modes.
[Explanation of symbols]
1 Arrayed waveguide
2 Slab waveguide
3 Slab waveguide
4 Input waveguide
5 Output waveguide
6 One pair of arms
6a Longer arm
6b Shorter arm
7 3dB coupler
8 3dB coupler
9 Input waveguide
10 Output waveguide
13 Ring waveguide
14 Input waveguide
15 Output waveguide
16 Straight waveguide
17, 18 Resonant mirror
19 Light irradiation area
20 straight lines
31 1st light irradiation area
32 2nd light irradiation area
33 Silicon substrate
34 Lower clad layer
35 core
36 Upper cladding layer
37, 38 light
41-44 straight lines
45-48 parallelogram
51 1st light irradiation area
52 2nd light irradiation area
61 1st light irradiation area
62 2nd light irradiation area
71 1st light irradiation area
72 2nd light irradiation area

Claims

In a wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit that multiplexes and demultiplexes the light wave according to its wavelength by causing the light wave to branch after being branched into a plurality of optical paths and causing interference.
Each of the branched light paths has a plurality of light irradiation regions formed by irradiating light having different energy, and the ratio of the refractive index change and the birefringence change in each of the light irradiation regions is different from each other, A wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit characterized in that a change in refractive index and a change in birefringence in each of a plurality of light irradiation regions are combined to adjust the center wavelength of TE and TM modes to a predetermined reference wavelength.

It said plurality of optical paths and the array waveguides of the arrayed waveguide grating, wavelength division optical circuit according to claim 1, characterized in that by forming a plurality of light irradiation region irradiated with light to the arrayed waveguide.

2. The wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to claim 1, wherein the plurality of optical paths are arm portions of a Mach-Zehnder interferometer type optical circuit, and a plurality of light irradiation regions irradiated with light are formed on the arm portions. .

In a wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit that multiplexes / demultiplexes the light wave according to its wavelength by resonating the light wave by revolving or reciprocating in the optical path,
It has a plurality of light irradiation regions of different lengths formed by irradiating light to the optical path, and the ratio of the refractive index change and the birefringence change in each of the light irradiation regions is different from each other,
A wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit characterized in that a change in refractive index and a change in birefringence in each of the plurality of light irradiation regions are combined to adjust the center wavelength of the TE and TM modes to a predetermined reference wavelength.

5. The wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to claim 4, wherein the optical path is a ring waveguide, and a plurality of light irradiation regions are formed by irradiating the ring waveguide with light.

5. The wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to claim 4, wherein the optical path is an intracavity waveguide, and a plurality of light irradiation regions are formed by irradiating the intracavity waveguide with light.

The core or clad of the optical path, germanium-doped silica glass, silicon oxynitride, polyimide polymer material, any one of claims 3 to 6, characterized by being configured by any of polysilane polymer material The wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit described.

In the method of manufacturing a wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit that multiplexes / demultiplexes the light wave according to its wavelength by propagating the light wave in the optical path,
By irradiating each of the plurality of regions of the optical path with light having different intensities, the ratio of the refractive index change and the birefringence change is different from each other in the optical path, and the refractive index change in each of the plurality of light irradiation regions. And a change in birefringence to form a plurality of light irradiation regions that match the center wavelength of the TE and TM modes with a predetermined reference wavelength.

9. The method of manufacturing a wavelength multiplexing / demultiplexing optical circuit according to claim 8 , wherein the light is ultraviolet rays or X-rays.