JP3928331B2 - 光導波路デバイスおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上にコア領域とクラッドとを含む光導波路が形成された光導波路デバイス、および、この光導波路デバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光導波路デバイスは、基板上に光導波路が形成されたものであり、石英ガラスまたはシリコンを主な材料としている。温度が変化すると、これらの材料は、膨張または収縮し、また、材料としての屈折率が変化する。そして、光導波路デバイスは、光導波路の光路長が変化し、また、光導波路としての実効的な屈折率も変化して、光学的特性が変化する。そこで、従来では、光導波路デバイスの温度を一定に保つ温度調整手段を設けて、光導波路デバイスの光学的特性を一定に維持するようにしていた。この温度調整手段は、例えば、温度計、ペルチエ素子および制御系を含んで構成されて、制御系による制御の下に、温度計により測定される光導波路デバイスの温度が一定になるよう、ペルチエ素子により光導波路デバイスを加熱または冷却するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の温度調整手段は、温度計、ペルチエ素子および制御系だけでなく電源等も必要となることから、本来は小型である光導波路デバイスと比べて大型となる。
【０００４】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、温度変化があっても小型の機構で光学的特性の変化を抑制することができる光導波路デバイスを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光導波路デバイスは、光導波路が形成され正の線膨張係数を有する平板状の第１主部材の一方の平面に、負の線膨張係数を有する平板状の副部材の一方の平面が固定され、正の線膨張係数を有する第２主部材が副部材の他方の平面に固定され、第１主部材、副部材、及び第２主部材それぞれの線膨張係数又は厚さは、第１主部材単独の光導波路の光学特性の温度依存性より小さい温度依存性を有するように設定されていることを特徴とする。この光導波路デバイスでは、温度が高くなると、正の線膨張係数を有する第１主部材は膨張しようとする一方で、負の線膨張係数を有する副部材は収縮しようとする。すなわち、温度が高くなると、第１主部材に形成された光導波路は、第１主部材の膨張に因り光路長が長くなろうとするのに対して、副部材の収縮に因り圧縮応力を受ける。この圧縮応力の方向は、第１主部材と副部材との境界に平行な方向である。これにより、温度が変化したときにおける光導波路デバイスの光導波路の光学的特性の変化は抑制される。そして、第１主部材および副部材それぞれの線膨張係数ならびに第１主部材および副部材それぞれの厚みを適切に設計することで、光導波路デバイスの光導波路の光学的特性の温度依存性は実用上無視し得る程度まで小さくなる。また、この光導波路デバイスは、第１主部材と副部材とを張り合わせた構成であるので小型である。なお、一般に光導波路は基板上に形成されるものであるが、本発明では、第１主部材の一部が基板であってもよいし、副部材が基板であってもよい。また、第１主部材が副部材の一方の面に固定され、正の線膨張係数を有する第２主部材が副部材の他方の面に固定されているので、温度が変化したときに光導波路デバイスの反りが抑制され得る。
【０００７】
本発明に係る光導波路デバイスは、正の線膨張係数を有する挿入部材と、挿入部材の線膨張係数より小さい正の線膨張係数を有する挟持部材と、を更に備え、挟持部材は、第１主部材の一方の平面に垂直な方向に第１主部材、副部材、第２主部材および挿入部材を挟み、挟持部材及び挿入部材は、温度の上昇に応じて大きくなる圧力を第１主部材の一方の平面と垂直な方向に加えることを特徴とする。この場合には、温度が高くなると、第１主部材の膨張および副部材の収縮に因り、第１主部材に形成された光導波路は、光導波路が形成されている平面に平行な方向に圧縮応力を受ける。これに加えて、温度が高くなると、挟持部材の熱膨張と比べて挿入部材の熱膨張が大きいので、第１主部材に形成された光導波路は、光導波路が形成されている平面に垂直な方向にも圧縮応力を受ける。このように、光導波路デバイスは、光導波路に加わる圧縮応力の異方性が低減されるので、光導波路の複屈折率が小さくなり、偏波依存性が低減される。
本発明に係る光導波路デバイスは、挿入部材の線膨張係数より小さい正の線膨張係数を有する支持部材を更に備え、挟持部材は、支持部材を介して、第１主部材の一方の平面に垂直な方向に第１主部材、副部材、第２主部材および挿入部材を挟むことを特徴とするのが好適である。
【０００８】
本発明に係る光導波路デバイス製造方法は、上記の本発明に係る光導波路デバイスを製造する方法であって、負の線膨張係数を有する平板状の副部材の一方の平面に正の線膨張係数を有する第１主部材を低温ＣＶＤ法により形成すると共に、副部材の他方の平面に正の線膨張係数を有する第２主部材を低温ＣＶＤ法により形成し、第１主部材に光導波路を形成し、第１主部材、副部材、及び第２主部材それぞれの線膨張係数又は厚さは、第１主部材単独の光導波路の光学特性の温度依存性より小さい温度依存性を有するように設定して、光導波路デバイスを製造することを特徴とする。この光導波路デバイス製造方法において、上記の本発明に係る光導波路デバイスを好適に製造することができる。一般に副部材の線膨張係数の絶対値より第１主部材の線膨張係数の絶対値が大きいが、副部材の上に第１主部材を低温ＣＶＤ法で形成することにより、第１主部材を薄くすることができるので、光導波路デバイスの光導波路の光学的特性の温度依存性を実用上無視し得る程度まで小さくすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１０】
（第１の実施形態）
先ず、本発明に係る光導波路デバイスおよびその製造方法の第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係る光導波路デバイス１の斜視図である。この光導波路デバイス１は、正の線膨張係数を有する第１主部材１１と負の線膨張係数を有する副部材１２とが互いに固定されたものである。
【００１１】
第１主部材１１には、アンダークラッド１１Uの平面上にコア１１Cが形成され、更にこれらの上にオーバークラッド１１Oが形成されている。第１主部材１１は、例えば石英ガラスやシリコンをベースとする材料からなり、屈折率を上昇させるための添加物（例えばＧｅＯ2）がコア１１Cに添加されている。高屈折率のコア１１Cの周囲が低屈折率のアンダークラッド１１Uおよびオーバークラッド１１Oに包囲されていて、光導波路が形成されている。副部材１２は、この第１主部材１１のオーバークラッド１１Oの上面に固定されている。副部材１２は、例えば、線膨張係数が−８×１０-6／Ｋ程度の多孔質ガラス、或いは、線膨張係数が−８×１０-7／Ｋ程度の結晶化ガラス（例えば、日本電気硝子社製ネオセラムＮ０）が好適に用いられる。
【００１２】
図２は、第１の実施形態に係る光導波路デバイス１の製造方法を説明する図である。はじめに、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法やＦＨＤ（Flame Hydrolysis Deposition）法等を用いて、基板１１B上にアンダークラッド１１U、コア１１Cおよびオーバークラッド１１Oを形成する（図２（ａ））。そして、このオーバークラッド１１Oの上面に、接着剤を用いて副部材１２を張り合わせる（図２（ｂ））。ここで好適に用いられる接着剤は、ガラスとガラスとの接着の強度が強く、特にせん断応力に強いものであって、例えば、アクリル系、エポキシ系またはフェノール系のものである。その後、研磨またはエッチングにより基板１１Bを除去する（図２（ｃ））。なお、この基板１１Bを完全に除去しなくてもよく、基板１１Bの一部が残ってもよい。このようにして光導波路デバイス１が製造される。或いは、低温ＣＶＤ法を用いて、副部材１２上にオーバークラッド１１O、コア１１Cおよびアンダークラッド１１Uを形成することで、光導波路デバイス１を製造するのも好適である。
【００１３】
この光導波路デバイス１では、温度が高くなると、正の線膨張係数を有する第１主部材１１は膨張しようとする一方で、負の線膨張係数を有する副部材１２は収縮しようとする。すなわち、温度が高くなると、第１主部材１１に形成された光導波路は、第１主部材１１の膨張に因り光路長が長くなろうとするのに対して、副部材１２の収縮に因り圧縮応力を受ける。この圧縮応力の方向は、第１主部材１１と副部材１２との境界に平行な方向である。これにより、温度が変化したときにおける光導波路デバイス１の光導波路の光学的特性の変化は抑制される。そして、第１主部材１１および副部材１２それぞれの線膨張係数ならびに第１主部材１１および副部材１２それぞれの厚みを適切に設計することで、光導波路デバイス１の光導波路の光学的特性の温度依存性は実用上無視し得る程度まで小さくなる。また、この光導波路デバイス１は、第１主部材１１と副部材１２とを張り合わせた構成であるので小型である。
【００１４】
（第２の実施形態）
次に、本発明に係る光導波路デバイスの第２の実施形態について説明する。図３は、第２の実施形態に係る光導波路デバイス２の斜視図である。この光導波路デバイス２は、光導波路が形成され正の線膨張係数を有する第１主部材１１の一方の面上に負の線膨張係数を有する副部材１２が固定され、第１主部材１１の反対側の面上に負の線膨張係数を有する副部材１３が固定されている。副部材１３の材料は、副部材１２の材料と同様である。本実施形態に係る光導波路デバイス２は、第１の実施形態に係る光導波路デバイス１のアンダークラッド１１Uの下面に副部材１３を張り合わせることで製造される。
【００１５】
この光導波路デバイス２は、第１の実施形態に係る光導波路デバイス１が奏する効果と同様の効果を奏する他、以下のような効果をも奏する。すなわち、第１主部材１１の一方の面に副部材１２が固定され、また、第１主部材１１の他方の面に副部材１３が固定されていることから、温度が変化したときに光導波路デバイス２の反りが抑制され得る。特に、副部材１２および副部材１３それぞれが同一材料からなり同一厚みであれば、温度が変化しても、光導波路デバイス２が反ることはない。
【００１６】
（第３の実施形態）
次に、本発明に係る光導波路デバイスの第３の実施形態について説明する。図４は、第３の実施形態に係る光導波路デバイス３の斜視図である。この光導波路デバイス３は、光導波路が形成され正の線膨張係数を有する第１主部材１１の一方の面上に負の線膨張係数を有する副部材１２が固定され、更に、この副部材１２の上に正の線膨張係数を有する第２主部材１４が固定されている。第２主部材１４は、第１主部材１１と同様に例えば石英ガラスやシリコンをベースとする材料からなるのも好適であり、或いは、アルミニウム等の金属からなるのも好適である。
【００１７】
本実施形態に係る光導波路デバイス３は、第１の実施形態に係る光導波路デバイス１の副部材１２の上面に第２主部材１４を形成することで製造される。第２主部材１４が石英ガラスをベースとする材料からなるものである場合には、第２主部材１４の形成に際してはＦＨＤ法ではなく低温ＣＶＤ法が用いられる。また、第２主部材１４が金属からなるものである場合には、第２主部材１４の形成に際しては、蒸着法が用いられ、或いは、金属板を張り合わせるのも好適である。
【００１８】
この光導波路デバイス３は、第１の実施形態に係る光導波路デバイス１が奏する効果と同様の効果を奏する他、以下のような効果をも奏する。すなわち、副部材１２の一方の面に第１主部材１１が固定され、また、副部材１２の他方の面に第２主部材１４が固定されていることから、温度が変化したときに光導波路デバイス３の反りが抑制され得る。特に、第１主部材１１および第２主部材１４それぞれが同一材料からなり同一厚みであれば、温度が変化しても、光導波路デバイス３が反ることはない。
【００１９】
なお、第１主部材１１および第２主部材１４それぞれの材料が異なる場合または厚みが異なる場合には、温度変化に因り光導波路デバイス３が反る場合がある。以下では、コア寸法が６μｍ×６μｍであり、コア１１Cの相互間の間隔が２８μｍであり、オーバークラッド１１Oの厚みが０．０３ｍｍであり、アンダークラッド１１Uの厚みが０であり、副部材１２の厚みが１．０ｍｍである場合を想定する。また、第１主部材１１が石英ガラスであり、オーバークラッド１１Oの線膨張係数が０．７０×１０-6／Ｋであり、コア１１Cの線膨張係数が０．９７×１０-6／Ｋであり、第２主部材１４がアルミニウムであって線膨張係数が２５×１０-6／Ｋであり、副部材１２がＮ−８０１であって線膨張係数が−８．０×１０-6／Ｋであるとする。そして、第２主部材１４を設けない場合（ケース１）、第２主部材１４の厚みを０．０１ｍｍとした場合（ケース２）、および、第２主部材１４の厚みを０．３０ｍｍとした場合（ケース３）の３ケースを想定する。なお、ケース１の場合の光導波路デバイスは、第１の実施形態に係る光導波路デバイス１に相当する。
【００２０】
ケース１では、温度が高くなると、光導波路デバイス１は、光導波路が形成されている第１主部材１１の側が凸形状となるように反り、光導波路の光路長が長くなる。なお、線膨張係数が−９．０×１０-6／Ｋである材料を副部材１２として用いれば、温度が変化しても、光導波路デバイス１は反ることがなく、また、光導波路の光路長が変化することもない。ケース２では、温度が変化しても、光導波路デバイス３は反ることがなく、また、光導波路の光路長が変化することもない。ケース３では、温度が高くなると、光導波路デバイス３は、光導波路が形成されている第１主部材１１の側が凹形状となるように反り、光導波路の光路長が短くなる。なお、線膨張係数が−６．０×１０-6／Ｋである材料を副部材１２として用いれば、温度が変化しても、光導波路デバイス１は反ることがなく、また、光導波路の光路長が変化することもない。
【００２１】
以上のように、第１主部材１１および第２主部材１４それぞれの材料が異なる場合または厚みが異なる場合には、温度変化に因り光導波路デバイス３が反る場合がある。しかし、第１主部材１１および第２主部材１４それぞれの材料が異なる場合であっても、第１主部材１１，副部材１２および第２主部材１４それぞれの材料や厚みを適切に選択することにより、温度変化に因って光導波路デバイスが反らないようにすることができ、また、光導波路の光路長が変化しないようにすることができる。
【００２２】
（第４の実施形態）
次に、本発明に係る光導波路デバイスの第４の実施形態について説明する。図５は、第４の実施形態に係る光導波路デバイス４の斜視図である。この光導波路デバイス４は、光導波路が形成され正の線膨張係数を有する第１主部材１１の周囲に、光導波路の光軸を囲むように副部材が固定されているものである。すなわち、光導波路デバイス４は、第１主部材１１の上面に負の線膨張係数を有する副部材１２が固定され、第１主部材１１の下面に負の線膨張係数を有する副部材１３が固定され、第１主部材１１の一方の側面に負の線膨張係数を有する副部材１５が固定され、また、第１主部材１１の他方の側面に負の線膨張係数を有する副部材１６が固定されている。副部材１３、副部材１５および副部材１６それぞれの材料は、副部材１１の材料と同様である。本実施形態に係る光導波路デバイス４は、第２の実施形態に係る光導波路デバイス２の両側面に副部材１５および副部材１６を張り合わせることで製造される。
【００２３】
この光導波路デバイス４は、第２の実施形態に係る光導波路デバイス２が奏する効果と同様の効果を奏する他、以下のような効果をも奏する。すなわち、第１主部材１１の周囲に副部材１２，１３，１５および１６が固定されていることから、温度が変化しても、光導波路デバイス４に加わる応力は、光導波路の光軸に垂直な面について等方的となり得て、光導波路デバイス４の光導波路の偏波依存性の増大が抑制され得る。
【００２４】
（第５の実施形態）
次に、本発明に係る光導波路デバイスの第５の実施形態について説明する。図６は、第５の実施形態に係る光導波路デバイス５の断面図である。この光導波路デバイス５は、第３の実施形態に係る光導波路デバイス３（第１主部材１１、副部材１２および第２主部材１４を含む）の構成に加えて、挿入部材２１および挟持部材３１を備えている。挿入部材２１および挟持部材３１それぞれは正の線膨張係数を有しており、挟持部材３１の線膨張係数は、挿入部材２１の線膨張係数より小さい。例えば、挿入部材２１はアルミニウム等であり、挟持部材３１はインバー等である。そして、挟持部材３１は、光導波路デバイス３および挿入部材２１を、光導波路が形成されている平面に垂直な方向に挟む。
【００２５】
この光導波路デバイス５では、第１〜第４の実施形態のものが奏する効果と同様の効果を奏し、温度が高くなると、第１主部材１１の膨張および副部材１２の収縮に因り、第１主部材１１に形成された光導波路は、光導波路が形成されている平面に平行な方向に圧縮応力を受ける。これに加えて、この光導波路デバイス５では、温度が高くなると、挟持部材３１の熱膨張と比べて挿入部材２１の熱膨張が大きいので、第１主部材１１に形成された光導波路は、光導波路が形成されている平面に垂直な方向にも圧縮応力を受ける。すなわち、挿入部材２１および挟持部材３１は、光導波路が形成されている平面に垂直な方向に温度に応じた圧力を加える圧力付加手段として作用するものである。このように、光導波路デバイス５は、光導波路に加わる圧縮応力の異方性が低減されるので、光導波路の複屈折率が小さくなり、偏波依存性が低減される。なお、光導波路の複屈折率は好適には０．６×１０-4以下であり、挿入部材２１および挟持部材３１それぞれの材料や寸法を適切に選択・設計することにより光導波路の複屈折率を好適範囲とすることができる。
【００２６】
次に、第５の実施形態に係る光導波路デバイスの変形例について図７〜図９を用いて説明する。
【００２７】
図７は、第５の実施形態に係る光導波路デバイスの第１変形例の断面図である。この図に示す光導波路デバイス５Ａは、第３の実施形態に係る光導波路デバイス３の構成に加えて、挿入部材２２、挟持部材３２および棒状の支持部材４２ａ，４２ｂを備えている。挿入部材２２、挟持部材３２および支持部材４２ａ，４２ｂそれぞれは正の線膨張係数を有しており、挟持部材３２および支持部材４２ａ，４２ｂそれぞれの線膨張係数は、挿入部材２２の線膨張係数より小さい。例えば、挿入部材２２はアルミニウム等であり、挟持部材３２はインバー等であり、支持部材４２ａおよび４２ｂそれぞれは樹脂等である。挟持部材３２は、光導波路デバイス３、挿入部材２２および支持部材４２ａ，４２ｂを内部に有している。そして、挟持部材３２は、支持部材４２ａ，４２ｂとともに光導波路デバイス３および挿入部材２２を、光導波路が形成されている平面に垂直な方向に挟む。この光導波路デバイス５Ａでは、温度が高くなると、挟持部材３２および支持部材４２ａ，４２ｂそれぞれの熱膨張と比べて挿入部材２２の熱膨張が大きいので、第１主部材１１に形成された光導波路は、光導波路が形成されている平面に垂直な方向にも圧縮応力を受ける。この光導波路デバイス５Ａも、光導波路に加わる圧縮応力の異方性が低減されるので、光導波路の複屈折率が小さくなり、偏波依存性が低減される。
【００２８】
図８は、第５の実施形態に係る光導波路デバイスの第２変形例の断面図である。この図に示す光導波路デバイス５Ｂは、上述した光導波路デバイス５Ｂの構成に加えて、板状の保護部材５２ａ，５２ｂを備えている。保護部材５２ａは光導波路デバイス３の上に設けられ、保護部材５２ｂは光導波路デバイス３の下に設けられている。この光導波路デバイス５Ｂは、上述した光導波路デバイス５Ｂと同様に作用・効果を奏する他、保護部材５２ａ，５２ｂにより光導波路が保護される点で好適である。
【００２９】
図９は、第５の実施形態に係る光導波路デバイスの第３変形例の断面図である。この図に示す光導波路デバイス５Ｃは、第３の実施形態に係る光導波路デバイス３の構成に加えて、棒状の挿入部材２３ａ，２３ｂ、挟持部材３３および板状の保護部材４３を備えている。挿入部材２３ａ，２３ｂ、挟持部材３３および保護部材４３それぞれは正の線膨張係数を有しており、挟持部材３３および保護部材４３それぞれの線膨張係数は、挿入部材２３ａ，２３ｂそれぞれの線膨張係数より小さい。例えば、挿入部材２３ａ，２３ｂそれぞれはアルミニウム等であり、挟持部材３３および保護部材４３それぞれはインバー等である。挟持部材３３は、光導波路デバイス３、挿入部材２３ａ，２３ｂおよび保護部材４３を内部に有している。そして、挟持部材３３は、保護部材４３とともに光導波路デバイス３および挿入部材２３ａ，２３ｂを、光導波路が形成されている平面に垂直な方向に挟む。この光導波路デバイス５Ｃでは、温度が高くなると、挟持部材３３および保護部材４３それぞれの熱膨張と比べて挿入部材２３ａ，２３ｂの熱膨張が大きいので、第１主部材１１に形成された光導波路は、光導波路が形成されている平面に垂直な方向にも圧縮応力を受ける。この光導波路デバイス５Ｃも、光導波路に加わる圧縮応力の異方性が低減されるので、光導波路の複屈折率が小さくなり、偏波依存性が低減される。
【００３０】
次に、第５の実施形態に係る光導波路デバイス５の製造方法および実装方法について説明する。図１０は、第５の実施形態に係る光導波路デバイス５の製造方法および実装方法を説明する図である。はじめに、第３の実施形態に係る光導波路デバイス３の構成のものを既に説明した方法で製造する。そして、この光導波路デバイス３の両端面に光コネクタ５１，５２を接続する（図１０（ａ））。このとき、光導波路デバイス３の両端面にある光導波路の光入出射端と、光コネクタ５１，５２内の光ファイバ（または光ファイバ束）６１，６２の端面とが対向するようにする。次に、第１主部材１１の上に挿入部材２１を取り付け（図１０（ｂ））、これらを挟持部材３１により挟む（図１０（ｃ））。この挟持部材３１は、例えば、４枚の平板からなり、これらを組み立てることで、断面が矩形の筒状のものとすることができ、光導波路デバイス３および挿入部材２１を挟むことができる。また、挟持部材３１は、断面が矩形の筒状の一体のものであってもよく、この場合には、光導波路デバイス３および挿入部材２１を挟持部材３１により挟んで第５の実施形態に係る光導波路デバイス５を製造した後に、光コネクタ５１，５２を接続するのが好適である。その後、略四角錐台形状の覆い部材７１，７２を光コネクタ５１，５２に被せて、終端処理を行う（図１０（ｄ））。以上のようにして、第５の実施形態に係る光導波路デバイス５が製造され実装される。
【００３１】
このように実装されることで、例えば、光ファイバ６１から光導波路デバイス５に入力した信号光は、光導波路デバイス５において所定の処理（例えば、分波処理、合波処理、フィルタリング処理、など）がなされ、その処理がなされた信号光が光ファイバ６２に出力される。そして、既述したように、光導波路デバイス５の光学的特性の温度依存性が抑制されており、また、光導波路における偏波依存性が低減されているので、温度が変動しても、安定した光処理がなされる。
【００３２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明に係る光導波路デバイスは、光導波路が形成され正の線膨張係数を有する平板状の第１主部材の一方の平面に、負の線膨張係数を有する平板状の副部材の一方の平面が固定され、正の線膨張係数を有する第２主部材が副部材の他方の平面に固定され、第１主部材、副部材、及び第２主部材それぞれの線膨張係数又は厚さは、第１主部材単独の光導波路の光学特性の温度依存性より小さい温度依存性を有するように設定されている。この光導波路デバイスでは、温度が高くなると、第１主部材に形成された光導波路は、第１主部材の膨張に因り光路長が長くなろうとするのに対して、副部材の収縮に因り圧縮応力を受ける。この圧縮応力の方向は、第１主部材と副部材との境界に平行な方向である。これにより、温度が変化したときにおける光導波路デバイスの光導波路の光学的特性の変化は抑制される。そして、第１主部材および副部材それぞれの線膨張係数ならびに第１主部材および副部材それぞれの厚みを適切に設計することで、光導波路デバイスの光導波路の光学的特性の温度依存性は実用上無視し得る程度まで小さくなる。また、この光導波路デバイスは、第１主部材と副部材とを張り合わせた構成であるので小型である。また、第１主部材が副部材の一方の面に固定され、正の線膨張係数を有する第２主部材が副部材の他方の面に固定されているので、温度が変化したときに光導波路デバイスの反りが抑制され得る。
【００３４】
本発明に係る光導波路デバイスは、正の線膨張係数を有する挿入部材と、挿入部材の線膨張係数より小さい正の線膨張係数を有する挟持部材と、を更に備え、挟持部材は、第１主部材の一方の平面に垂直な方向に第１主部材、副部材、第２主部材および挿入部材を挟み、挟持部材及び挿入部材は、温度の上昇に応じて大きくなる圧力を第１主部材の一方の平面と垂直な方向に加える。この場合には、温度が高くなると、第１主部材の膨張および副部材の収縮に因り、第１主部材に形成された光導波路は、光導波路が形成されている平面に平行な方向に圧縮応力を受ける。これに加えて、温度が高くなると、挟持部材の熱膨張と比べて挿入部材の熱膨張が大きいので、第１主部材に形成された光導波路は、光導波路が形成されている平面に垂直な方向にも圧縮応力を受ける。このように、光導波路デバイスは、光導波路に加わる圧縮応力の異方性が低減されるので、光導波路の複屈折率が小さくなり、偏波依存性が低減される。
【００３５】
本発明に係る光導波路デバイスを製造するには、負の線膨張係数を有する平板状の副部材の一方の平面に正の線膨張係数を有する第１主部材を低温ＣＶＤ法により形成すると共に、副部材の他方の平面に正の線膨張係数を有する第２主部材を低温ＣＶＤ法により形成し、第１主部材に光導波路を形成し、第１主部材、副部材、及び第２主部材それぞれの線膨張係数又は厚さは、第１主部材単独の光導波路の光学特性の温度依存性より小さい温度依存性を有するように設定して、光導波路デバイスを製造する。この方法において、上記の本発明に係る光導波路デバイスを好適に製造することができる。特に、副部材の上に第１主部材を低温ＣＶＤ法で形成することにより、第１主部材を薄くすることができるので、光導波路デバイスの光導波路の光学的特性の温度依存性を実用上無視し得る程度まで小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る光導波路デバイスの斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係る光導波路デバイスの製造方法を説明する図である。
【図３】第２の実施形態に係る光導波路デバイスの斜視図である。
【図４】第３の実施形態に係る光導波路デバイスの斜視図である。
【図５】第４の実施形態に係る光導波路デバイスの斜視図である。
【図６】第５の実施形態に係る光導波路デバイスの断面図である。
【図７】第５の実施形態に係る光導波路デバイスの第１変形例の断面図である。
【図８】第５の実施形態に係る光導波路デバイスの第２変形例の断面図である。
【図９】第５の実施形態に係る光導波路デバイスの第３変形例の断面図である。
【図１０】第５の実施形態に係る光導波路デバイスの製造方法および実装方法を説明する図である。
【符号の説明】
１〜５…光導波路デバイス、１１…第１主部材、１２…副部材、１３…副部材、１４…第２主部材、１５…副部材、１６…副部材、２１…挿入部材、３１…挟持部材。
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上にコア領域とクラッドとを含む光導波路が形成された光導波路デバイス、および、この光導波路デバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光導波路デバイスは、基板上に光導波路が形成されたものであり、石英ガラスまたはシリコンを主な材料としている。温度が変化すると、これらの材料は、膨張または収縮し、また、材料としての屈折率が変化する。そして、光導波路デバイスは、光導波路の光路長が変化し、また、光導波路としての実効的な屈折率も変化して、光学的特性が変化する。そこで、従来では、光導波路デバイスの温度を一定に保つ温度調整手段を設けて、光導波路デバイスの光学的特性を一定に維持するようにしていた。この温度調整手段は、例えば、温度計、ペルチエ素子および制御系を含んで構成されて、制御系による制御の下に、温度計により測定される光導波路デバイスの温度が一定になるよう、ペルチエ素子により光導波路デバイスを加熱または冷却するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の温度調整手段は、温度計、ペルチエ素子および制御系だけでなく電源等も必要となることから、本来は小型である光導波路デバイスと比べて大型となる。
【０００４】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、温度変化があっても小型の機構で光学的特性の変化を抑制することができる光導波路デバイスを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光導波路デバイスは、光導波路が形成され正の線膨張係数を有する平板状の第１主部材の一方の平面に、負の線膨張係数を有する平板状の副部材の一方の平面が固定され、正の線膨張係数を有する第２主部材が副部材の他方の平面に固定され、第１主部材、副部材、及び第２主部材それぞれの線膨張係数又は厚さは、第１主部材単独の光導波路の光学特性の温度依存性より小さい温度依存性を有するように設定されていることを特徴とする。この光導波路デバイスでは、温度が高くなると、正の線膨張係数を有する第１主部材は膨張しようとする一方で、負の線膨張係数を有する副部材は収縮しようとする。すなわち、温度が高くなると、第１主部材に形成された光導波路は、第１主部材の膨張に因り光路長が長くなろうとするのに対して、副部材の収縮に因り圧縮応力を受ける。この圧縮応力の方向は、第１主部材と副部材との境界に平行な方向である。これにより、温度が変化したときにおける光導波路デバイスの光導波路の光学的特性の変化は抑制される。そして、第１主部材および副部材それぞれの線膨張係数ならびに第１主部材および副部材それぞれの厚みを適切に設計することで、光導波路デバイスの光導波路の光学的特性の温度依存性は実用上無視し得る程度まで小さくなる。また、この光導波路デバイスは、第１主部材と副部材とを張り合わせた構成であるので小型である。なお、一般に光導波路は基板上に形成されるものであるが、本発明では、第１主部材の一部が基板であってもよいし、副部材が基板であってもよい。また、第１主部材が副部材の一方の面に固定され、正の線膨張係数を有する第２主部材が副部材の他方の面に固定されているので、温度が変化したときに光導波路デバイスの反りが抑制され得る。
【０００７】
本発明に係る光導波路デバイスは、正の線膨張係数を有する挿入部材と、挿入部材の線膨張係数より小さい正の線膨張係数を有する挟持部材と、を更に備え、挟持部材は、第１主部材の一方の平面に垂直な方向に第１主部材、副部材、第２主部材および挿入部材を挟み、挟持部材及び挿入部材は、温度の上昇に応じて大きくなる圧力を第１主部材の一方の平面と垂直な方向に加えることを特徴とする。この場合には、温度が高くなると、第１主部材の膨張および副部材の収縮に因り、第１主部材に形成された光導波路は、光導波路が形成されている平面に平行な方向に圧縮応力を受ける。これに加えて、温度が高くなると、挟持部材の熱膨張と比べて挿入部材の熱膨張が大きいので、第１主部材に形成された光導波路は、光導波路が形成されている平面に垂直な方向にも圧縮応力を受ける。このように、光導波路デバイスは、光導波路に加わる圧縮応力の異方性が低減されるので、光導波路の複屈折率が小さくなり、偏波依存性が低減される。
本発明に係る光導波路デバイスは、挿入部材の線膨張係数より小さい正の線膨張係数を有する支持部材を更に備え、挟持部材は、支持部材を介して、第１主部材の一方の平面に垂直な方向に第１主部材、副部材、第２主部材および挿入部材を挟むことを特徴とするのが好適である。
【０００８】
本発明に係る光導波路デバイス製造方法は、上記の本発明に係る光導波路デバイスを製造する方法であって、負の線膨張係数を有する平板状の副部材の一方の平面に正の線膨張係数を有する第１主部材を低温ＣＶＤ法により形成すると共に、副部材の他方の平面に正の線膨張係数を有する第２主部材を低温ＣＶＤ法により形成し、第１主部材に光導波路を形成し、第１主部材、副部材、及び第２主部材それぞれの線膨張係数又は厚さは、第１主部材単独の光導波路の光学特性の温度依存性より小さい温度依存性を有するように設定して、光導波路デバイスを製造することを特徴とする。この光導波路デバイス製造方法において、上記の本発明に係る光導波路デバイスを好適に製造することができる。一般に副部材の線膨張係数の絶対値より第１主部材の線膨張係数の絶対値が大きいが、副部材の上に第１主部材を低温ＣＶＤ法で形成することにより、第１主部材を薄くすることができるので、光導波路デバイスの光導波路の光学的特性の温度依存性を実用上無視し得る程度まで小さくすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１０】
（第１の実施形態）
先ず、本発明に係る光導波路デバイスおよびその製造方法の第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係る光導波路デバイス１の斜視図である。この光導波路デバイス１は、正の線膨張係数を有する第１主部材１１と負の線膨張係数を有する副部材１２とが互いに固定されたものである。
【００１１】
第１主部材１１には、アンダークラッド１１Uの平面上にコア１１Cが形成され、更にこれらの上にオーバークラッド１１Oが形成されている。第１主部材１１は、例えば石英ガラスやシリコンをベースとする材料からなり、屈折率を上昇させるための添加物（例えばＧｅＯ2）がコア１１Cに添加されている。高屈折率のコア１１Cの周囲が低屈折率のアンダークラッド１１Uおよびオーバークラッド１１Oに包囲されていて、光導波路が形成されている。副部材１２は、この第１主部材１１のオーバークラッド１１Oの上面に固定されている。副部材１２は、例えば、線膨張係数が−８×１０-6／Ｋ程度の多孔質ガラス、或いは、線膨張係数が−８×１０-7／Ｋ程度の結晶化ガラス（例えば、日本電気硝子社製ネオセラムＮ０）が好適に用いられる。
【００１２】
図２は、第１の実施形態に係る光導波路デバイス１の製造方法を説明する図である。はじめに、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法やＦＨＤ（Flame Hydrolysis Deposition）法等を用いて、基板１１B上にアンダークラッド１１U、コア１１Cおよびオーバークラッド１１Oを形成する（図２（ａ））。そして、このオーバークラッド１１Oの上面に、接着剤を用いて副部材１２を張り合わせる（図２（ｂ））。ここで好適に用いられる接着剤は、ガラスとガラスとの接着の強度が強く、特にせん断応力に強いものであって、例えば、アクリル系、エポキシ系またはフェノール系のものである。その後、研磨またはエッチングにより基板１１Bを除去する（図２（ｃ））。なお、この基板１１Bを完全に除去しなくてもよく、基板１１Bの一部が残ってもよい。このようにして光導波路デバイス１が製造される。或いは、低温ＣＶＤ法を用いて、副部材１２上にオーバークラッド１１O、コア１１Cおよびアンダークラッド１１Uを形成することで、光導波路デバイス１を製造するのも好適である。
【００１３】
この光導波路デバイス１では、温度が高くなると、正の線膨張係数を有する第１主部材１１は膨張しようとする一方で、負の線膨張係数を有する副部材１２は収縮しようとする。すなわち、温度が高くなると、第１主部材１１に形成された光導波路は、第１主部材１１の膨張に因り光路長が長くなろうとするのに対して、副部材１２の収縮に因り圧縮応力を受ける。この圧縮応力の方向は、第１主部材１１と副部材１２との境界に平行な方向である。これにより、温度が変化したときにおける光導波路デバイス１の光導波路の光学的特性の変化は抑制される。そして、第１主部材１１および副部材１２それぞれの線膨張係数ならびに第１主部材１１および副部材１２それぞれの厚みを適切に設計することで、光導波路デバイス１の光導波路の光学的特性の温度依存性は実用上無視し得る程度まで小さくなる。また、この光導波路デバイス１は、第１主部材１１と副部材１２とを張り合わせた構成であるので小型である。
【００１４】
（第２の実施形態）
次に、本発明に係る光導波路デバイスの第２の実施形態について説明する。図３は、第２の実施形態に係る光導波路デバイス２の斜視図である。この光導波路デバイス２は、光導波路が形成され正の線膨張係数を有する第１主部材１１の一方の面上に負の線膨張係数を有する副部材１２が固定され、第１主部材１１の反対側の面上に負の線膨張係数を有する副部材１３が固定されている。副部材１３の材料は、副部材１２の材料と同様である。本実施形態に係る光導波路デバイス２は、第１の実施形態に係る光導波路デバイス１のアンダークラッド１１Uの下面に副部材１３を張り合わせることで製造される。
【００１５】
この光導波路デバイス２は、第１の実施形態に係る光導波路デバイス１が奏する効果と同様の効果を奏する他、以下のような効果をも奏する。すなわち、第１主部材１１の一方の面に副部材１２が固定され、また、第１主部材１１の他方の面に副部材１３が固定されていることから、温度が変化したときに光導波路デバイス２の反りが抑制され得る。特に、副部材１２および副部材１３それぞれが同一材料からなり同一厚みであれば、温度が変化しても、光導波路デバイス２が反ることはない。
【００１６】
（第３の実施形態）
次に、本発明に係る光導波路デバイスの第３の実施形態について説明する。図４は、第３の実施形態に係る光導波路デバイス３の斜視図である。この光導波路デバイス３は、光導波路が形成され正の線膨張係数を有する第１主部材１１の一方の面上に負の線膨張係数を有する副部材１２が固定され、更に、この副部材１２の上に正の線膨張係数を有する第２主部材１４が固定されている。第２主部材１４は、第１主部材１１と同様に例えば石英ガラスやシリコンをベースとする材料からなるのも好適であり、或いは、アルミニウム等の金属からなるのも好適である。
【００１７】
本実施形態に係る光導波路デバイス３は、第１の実施形態に係る光導波路デバイス１の副部材１２の上面に第２主部材１４を形成することで製造される。第２主部材１４が石英ガラスをベースとする材料からなるものである場合には、第２主部材１４の形成に際してはＦＨＤ法ではなく低温ＣＶＤ法が用いられる。また、第２主部材１４が金属からなるものである場合には、第２主部材１４の形成に際しては、蒸着法が用いられ、或いは、金属板を張り合わせるのも好適である。
【００１８】
この光導波路デバイス３は、第１の実施形態に係る光導波路デバイス１が奏する効果と同様の効果を奏する他、以下のような効果をも奏する。すなわち、副部材１２の一方の面に第１主部材１１が固定され、また、副部材１２の他方の面に第２主部材１４が固定されていることから、温度が変化したときに光導波路デバイス３の反りが抑制され得る。特に、第１主部材１１および第２主部材１４それぞれが同一材料からなり同一厚みであれば、温度が変化しても、光導波路デバイス３が反ることはない。
【００１９】
なお、第１主部材１１および第２主部材１４それぞれの材料が異なる場合または厚みが異なる場合には、温度変化に因り光導波路デバイス３が反る場合がある。以下では、コア寸法が６μｍ×６μｍであり、コア１１Cの相互間の間隔が２８μｍであり、オーバークラッド１１Oの厚みが０．０３ｍｍであり、アンダークラッド１１Uの厚みが０であり、副部材１２の厚みが１．０ｍｍである場合を想定する。また、第１主部材１１が石英ガラスであり、オーバークラッド１１Oの線膨張係数が０．７０×１０-6／Ｋであり、コア１１Cの線膨張係数が０．９７×１０-6／Ｋであり、第２主部材１４がアルミニウムであって線膨張係数が２５×１０-6／Ｋであり、副部材１２がＮ−８０１であって線膨張係数が−８．０×１０-6／Ｋであるとする。そして、第２主部材１４を設けない場合（ケース１）、第２主部材１４の厚みを０．０１ｍｍとした場合（ケース２）、および、第２主部材１４の厚みを０．３０ｍｍとした場合（ケース３）の３ケースを想定する。なお、ケース１の場合の光導波路デバイスは、第１の実施形態に係る光導波路デバイス１に相当する。
【００２０】
ケース１では、温度が高くなると、光導波路デバイス１は、光導波路が形成されている第１主部材１１の側が凸形状となるように反り、光導波路の光路長が長くなる。なお、線膨張係数が−９．０×１０-6／Ｋである材料を副部材１２として用いれば、温度が変化しても、光導波路デバイス１は反ることがなく、また、光導波路の光路長が変化することもない。ケース２では、温度が変化しても、光導波路デバイス３は反ることがなく、また、光導波路の光路長が変化することもない。ケース３では、温度が高くなると、光導波路デバイス３は、光導波路が形成されている第１主部材１１の側が凹形状となるように反り、光導波路の光路長が短くなる。なお、線膨張係数が−６．０×１０-6／Ｋである材料を副部材１２として用いれば、温度が変化しても、光導波路デバイス１は反ることがなく、また、光導波路の光路長が変化することもない。
【００２１】
以上のように、第１主部材１１および第２主部材１４それぞれの材料が異なる場合または厚みが異なる場合には、温度変化に因り光導波路デバイス３が反る場合がある。しかし、第１主部材１１および第２主部材１４それぞれの材料が異なる場合であっても、第１主部材１１，副部材１２および第２主部材１４それぞれの材料や厚みを適切に選択することにより、温度変化に因って光導波路デバイスが反らないようにすることができ、また、光導波路の光路長が変化しないようにすることができる。
【００２２】
（第４の実施形態）
次に、本発明に係る光導波路デバイスの第４の実施形態について説明する。図５は、第４の実施形態に係る光導波路デバイス４の斜視図である。この光導波路デバイス４は、光導波路が形成され正の線膨張係数を有する第１主部材１１の周囲に、光導波路の光軸を囲むように副部材が固定されているものである。すなわち、光導波路デバイス４は、第１主部材１１の上面に負の線膨張係数を有する副部材１２が固定され、第１主部材１１の下面に負の線膨張係数を有する副部材１３が固定され、第１主部材１１の一方の側面に負の線膨張係数を有する副部材１５が固定され、また、第１主部材１１の他方の側面に負の線膨張係数を有する副部材１６が固定されている。副部材１３、副部材１５および副部材１６それぞれの材料は、副部材１１の材料と同様である。本実施形態に係る光導波路デバイス４は、第２の実施形態に係る光導波路デバイス２の両側面に副部材１５および副部材１６を張り合わせることで製造される。
【００２３】
この光導波路デバイス４は、第２の実施形態に係る光導波路デバイス２が奏する効果と同様の効果を奏する他、以下のような効果をも奏する。すなわち、第１主部材１１の周囲に副部材１２，１３，１５および１６が固定されていることから、温度が変化しても、光導波路デバイス４に加わる応力は、光導波路の光軸に垂直な面について等方的となり得て、光導波路デバイス４の光導波路の偏波依存性の増大が抑制され得る。
【００２４】
（第５の実施形態）
次に、本発明に係る光導波路デバイスの第５の実施形態について説明する。図６は、第５の実施形態に係る光導波路デバイス５の断面図である。この光導波路デバイス５は、第３の実施形態に係る光導波路デバイス３（第１主部材１１、副部材１２および第２主部材１４を含む）の構成に加えて、挿入部材２１および挟持部材３１を備えている。挿入部材２１および挟持部材３１それぞれは正の線膨張係数を有しており、挟持部材３１の線膨張係数は、挿入部材２１の線膨張係数より小さい。例えば、挿入部材２１はアルミニウム等であり、挟持部材３１はインバー等である。そして、挟持部材３１は、光導波路デバイス３および挿入部材２１を、光導波路が形成されている平面に垂直な方向に挟む。
【００２５】
この光導波路デバイス５では、第１〜第４の実施形態のものが奏する効果と同様の効果を奏し、温度が高くなると、第１主部材１１の膨張および副部材１２の収縮に因り、第１主部材１１に形成された光導波路は、光導波路が形成されている平面に平行な方向に圧縮応力を受ける。これに加えて、この光導波路デバイス５では、温度が高くなると、挟持部材３１の熱膨張と比べて挿入部材２１の熱膨張が大きいので、第１主部材１１に形成された光導波路は、光導波路が形成されている平面に垂直な方向にも圧縮応力を受ける。すなわち、挿入部材２１および挟持部材３１は、光導波路が形成されている平面に垂直な方向に温度に応じた圧力を加える圧力付加手段として作用するものである。このように、光導波路デバイス５は、光導波路に加わる圧縮応力の異方性が低減されるので、光導波路の複屈折率が小さくなり、偏波依存性が低減される。なお、光導波路の複屈折率は好適には０．６×１０-4以下であり、挿入部材２１および挟持部材３１それぞれの材料や寸法を適切に選択・設計することにより光導波路の複屈折率を好適範囲とすることができる。
【００２６】
次に、第５の実施形態に係る光導波路デバイスの変形例について図７〜図９を用いて説明する。
【００２７】
図７は、第５の実施形態に係る光導波路デバイスの第１変形例の断面図である。この図に示す光導波路デバイス５Ａは、第３の実施形態に係る光導波路デバイス３の構成に加えて、挿入部材２２、挟持部材３２および棒状の支持部材４２ａ，４２ｂを備えている。挿入部材２２、挟持部材３２および支持部材４２ａ，４２ｂそれぞれは正の線膨張係数を有しており、挟持部材３２および支持部材４２ａ，４２ｂそれぞれの線膨張係数は、挿入部材２２の線膨張係数より小さい。例えば、挿入部材２２はアルミニウム等であり、挟持部材３２はインバー等であり、支持部材４２ａおよび４２ｂそれぞれは樹脂等である。挟持部材３２は、光導波路デバイス３、挿入部材２２および支持部材４２ａ，４２ｂを内部に有している。そして、挟持部材３２は、支持部材４２ａ，４２ｂとともに光導波路デバイス３および挿入部材２２を、光導波路が形成されている平面に垂直な方向に挟む。この光導波路デバイス５Ａでは、温度が高くなると、挟持部材３２および支持部材４２ａ，４２ｂそれぞれの熱膨張と比べて挿入部材２２の熱膨張が大きいので、第１主部材１１に形成された光導波路は、光導波路が形成されている平面に垂直な方向にも圧縮応力を受ける。この光導波路デバイス５Ａも、光導波路に加わる圧縮応力の異方性が低減されるので、光導波路の複屈折率が小さくなり、偏波依存性が低減される。
【００２８】
図８は、第５の実施形態に係る光導波路デバイスの第２変形例の断面図である。この図に示す光導波路デバイス５Ｂは、上述した光導波路デバイス５Ｂの構成に加えて、板状の保護部材５２ａ，５２ｂを備えている。保護部材５２ａは光導波路デバイス３の上に設けられ、保護部材５２ｂは光導波路デバイス３の下に設けられている。この光導波路デバイス５Ｂは、上述した光導波路デバイス５Ｂと同様に作用・効果を奏する他、保護部材５２ａ，５２ｂにより光導波路が保護される点で好適である。
【００２９】
図９は、第５の実施形態に係る光導波路デバイスの第３変形例の断面図である。この図に示す光導波路デバイス５Ｃは、第３の実施形態に係る光導波路デバイス３の構成に加えて、棒状の挿入部材２３ａ，２３ｂ、挟持部材３３および板状の保護部材４３を備えている。挿入部材２３ａ，２３ｂ、挟持部材３３および保護部材４３それぞれは正の線膨張係数を有しており、挟持部材３３および保護部材４３それぞれの線膨張係数は、挿入部材２３ａ，２３ｂそれぞれの線膨張係数より小さい。例えば、挿入部材２３ａ，２３ｂそれぞれはアルミニウム等であり、挟持部材３３および保護部材４３それぞれはインバー等である。挟持部材３３は、光導波路デバイス３、挿入部材２３ａ，２３ｂおよび保護部材４３を内部に有している。そして、挟持部材３３は、保護部材４３とともに光導波路デバイス３および挿入部材２３ａ，２３ｂを、光導波路が形成されている平面に垂直な方向に挟む。この光導波路デバイス５Ｃでは、温度が高くなると、挟持部材３３および保護部材４３それぞれの熱膨張と比べて挿入部材２３ａ，２３ｂの熱膨張が大きいので、第１主部材１１に形成された光導波路は、光導波路が形成されている平面に垂直な方向にも圧縮応力を受ける。この光導波路デバイス５Ｃも、光導波路に加わる圧縮応力の異方性が低減されるので、光導波路の複屈折率が小さくなり、偏波依存性が低減される。
【００３０】
次に、第５の実施形態に係る光導波路デバイス５の製造方法および実装方法について説明する。図１０は、第５の実施形態に係る光導波路デバイス５の製造方法および実装方法を説明する図である。はじめに、第３の実施形態に係る光導波路デバイス３の構成のものを既に説明した方法で製造する。そして、この光導波路デバイス３の両端面に光コネクタ５１，５２を接続する（図１０（ａ））。このとき、光導波路デバイス３の両端面にある光導波路の光入出射端と、光コネクタ５１，５２内の光ファイバ（または光ファイバ束）６１，６２の端面とが対向するようにする。次に、第１主部材１１の上に挿入部材２１を取り付け（図１０（ｂ））、これらを挟持部材３１により挟む（図１０（ｃ））。この挟持部材３１は、例えば、４枚の平板からなり、これらを組み立てることで、断面が矩形の筒状のものとすることができ、光導波路デバイス３および挿入部材２１を挟むことができる。また、挟持部材３１は、断面が矩形の筒状の一体のものであってもよく、この場合には、光導波路デバイス３および挿入部材２１を挟持部材３１により挟んで第５の実施形態に係る光導波路デバイス５を製造した後に、光コネクタ５１，５２を接続するのが好適である。その後、略四角錐台形状の覆い部材７１，７２を光コネクタ５１，５２に被せて、終端処理を行う（図１０（ｄ））。以上のようにして、第５の実施形態に係る光導波路デバイス５が製造され実装される。
【００３１】
このように実装されることで、例えば、光ファイバ６１から光導波路デバイス５に入力した信号光は、光導波路デバイス５において所定の処理（例えば、分波処理、合波処理、フィルタリング処理、など）がなされ、その処理がなされた信号光が光ファイバ６２に出力される。そして、既述したように、光導波路デバイス５の光学的特性の温度依存性が抑制されており、また、光導波路における偏波依存性が低減されているので、温度が変動しても、安定した光処理がなされる。
【００３２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明に係る光導波路デバイスは、光導波路が形成され正の線膨張係数を有する平板状の第１主部材の一方の平面に、負の線膨張係数を有する平板状の副部材の一方の平面が固定され、正の線膨張係数を有する第２主部材が副部材の他方の平面に固定され、第１主部材、副部材、及び第２主部材それぞれの線膨張係数又は厚さは、第１主部材単独の光導波路の光学特性の温度依存性より小さい温度依存性を有するように設定されている。この光導波路デバイスでは、温度が高くなると、第１主部材に形成された光導波路は、第１主部材の膨張に因り光路長が長くなろうとするのに対して、副部材の収縮に因り圧縮応力を受ける。この圧縮応力の方向は、第１主部材と副部材との境界に平行な方向である。これにより、温度が変化したときにおける光導波路デバイスの光導波路の光学的特性の変化は抑制される。そして、第１主部材および副部材それぞれの線膨張係数ならびに第１主部材および副部材それぞれの厚みを適切に設計することで、光導波路デバイスの光導波路の光学的特性の温度依存性は実用上無視し得る程度まで小さくなる。また、この光導波路デバイスは、第１主部材と副部材とを張り合わせた構成であるので小型である。また、第１主部材が副部材の一方の面に固定され、正の線膨張係数を有する第２主部材が副部材の他方の面に固定されているので、温度が変化したときに光導波路デバイスの反りが抑制され得る。
【００３４】
本発明に係る光導波路デバイスは、正の線膨張係数を有する挿入部材と、挿入部材の線膨張係数より小さい正の線膨張係数を有する挟持部材と、を更に備え、挟持部材は、第１主部材の一方の平面に垂直な方向に第１主部材、副部材、第２主部材および挿入部材を挟み、挟持部材及び挿入部材は、温度の上昇に応じて大きくなる圧力を第１主部材の一方の平面と垂直な方向に加える。この場合には、温度が高くなると、第１主部材の膨張および副部材の収縮に因り、第１主部材に形成された光導波路は、光導波路が形成されている平面に平行な方向に圧縮応力を受ける。これに加えて、温度が高くなると、挟持部材の熱膨張と比べて挿入部材の熱膨張が大きいので、第１主部材に形成された光導波路は、光導波路が形成されている平面に垂直な方向にも圧縮応力を受ける。このように、光導波路デバイスは、光導波路に加わる圧縮応力の異方性が低減されるので、光導波路の複屈折率が小さくなり、偏波依存性が低減される。
【００３５】
本発明に係る光導波路デバイスを製造するには、負の線膨張係数を有する平板状の副部材の一方の平面に正の線膨張係数を有する第１主部材を低温ＣＶＤ法により形成すると共に、副部材の他方の平面に正の線膨張係数を有する第２主部材を低温ＣＶＤ法により形成し、第１主部材に光導波路を形成し、第１主部材、副部材、及び第２主部材それぞれの線膨張係数又は厚さは、第１主部材単独の光導波路の光学特性の温度依存性より小さい温度依存性を有するように設定して、光導波路デバイスを製造する。この方法において、上記の本発明に係る光導波路デバイスを好適に製造することができる。特に、副部材の上に第１主部材を低温ＣＶＤ法で形成することにより、第１主部材を薄くすることができるので、光導波路デバイスの光導波路の光学的特性の温度依存性を実用上無視し得る程度まで小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る光導波路デバイスの斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係る光導波路デバイスの製造方法を説明する図である。
【図３】第２の実施形態に係る光導波路デバイスの斜視図である。
【図４】第３の実施形態に係る光導波路デバイスの斜視図である。
【図５】第４の実施形態に係る光導波路デバイスの斜視図である。
【図６】第５の実施形態に係る光導波路デバイスの断面図である。
【図７】第５の実施形態に係る光導波路デバイスの第１変形例の断面図である。
【図８】第５の実施形態に係る光導波路デバイスの第２変形例の断面図である。
【図９】第５の実施形態に係る光導波路デバイスの第３変形例の断面図である。
【図１０】第５の実施形態に係る光導波路デバイスの製造方法および実装方法を説明する図である。
【符号の説明】
１〜５…光導波路デバイス、１１…第１主部材、１２…副部材、１３…副部材、１４…第２主部材、１５…副部材、１６…副部材、２１…挿入部材、３１…挟持部材。
Claims (4)
- 光導波路が形成され正の線膨張係数を有する平板状の第１主部材の一方の平面に、負の線膨張係数を有する平板状の副部材の一方の平面が固定され、正の線膨張係数を有する第２主部材が前記副部材の他方の平面に固定され、
前記第１主部材、前記副部材、及び前記第２主部材それぞれの線膨張係数又は厚さは、前記第１主部材単独の前記光導波路の光学特性の温度依存性より小さい温度依存性を有するように設定されていることを特徴とする光導波路デバイス。 - 正の線膨張係数を有する挿入部材と、
前記挿入部材の線膨張係数より小さい正の線膨張係数を有する挟持部材とを備え、
前記挟持部材は、前記第１主部材の一方の平面に垂直な方向に前記第１主部材、前記副部材、前記第２主部材および前記挿入部材を挟み、
前記挟持部材及び前記挿入部材は、温度の上昇に応じて大きくなる圧力を前記第１主部材の一方の平面と垂直な方向に加えることを特徴とする請求項１記載の光導波路デバイス。 - 前記挿入部材の線膨張係数より小さい正の線膨張係数を有する支持部材を備え、
前記挟持部材は、前記支持部材を介して、前記第１主部材の一方の平面に垂直な方向に前記第１主部材、前記副部材、前記第２主部材および前記挿入部材を挟むことを特徴とする請求項２記載の光導波路デバイス。 - 請求項１記載の光導波路デバイスを製造する方法であって、負の線膨張係数を有する平板状の副部材の一方の平面に正の線膨張係数を有する第１主部材を低温ＣＶＤ法により形成すると共に、前記副部材の他方の平面に正の線膨張係数を有する第２主部材を低温ＣＶＤ法により形成し、前記第１主部材に光導波路を形成し、
前記第１主部材、前記副部材、及び前記第２主部材それぞれの線膨張係数又は厚さは、前記第１主部材単独の前記光導波路の光学特性の温度依存性より小さい温度依存性を有するように設定して、前記光導波路デバイスを製造することを特徴とする光導波路デバイス製造方法。
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