JP3961348B2 - Method for adjusting waveguide type optical circuit - Google Patents

Description

【０００５】
の透過特性が得られる（FSRはFree Spectral Rangeの略である。）。ここでλｃは中心波長、ｎは実効屈折率を表す。
【０００６】
図１７の（ｂ）に出力▲１▼、▲２▼から出射された光の光学特性の計算結果を示す。ここで、実線の曲線は出力▲１▼から、破線の曲線は出力▲２▼から出射された光の波長対透過率を示す。
【０００７】
しかし、導波路型光回路は、一般に作製時にウエハ面内で屈折率がばらつくことによって干渉計の光路長が設計値からずれ、周期ＦＳＲや中心波長が設計通りには作製できない。また、クラッド層となるガラス膜面内の熱応力によって誘起される複屈折性により、図１７の（ｃ）に示すような偏光依存性が生じる。ここで、実線はＴＥ偏光の、破線はＴＭ偏光の波長対透過率を示す。
【０００８】
（従来技術の第１例）
実効屈折率のばらつきを調整する例として、局所加熱トリミング法が報告されている。この局所加熱トリミング法は、平面基板上の導波路近傍を局所加熱することにより光導波路の実効屈折率を恒久的に変化させる手法である。現在までに局所加熱の手法として、光導波路上に形成された薄膜ヒーターを用いる方法 (M.Abe et al.,Electronics Letters 1996,Vol.32,No.19,pp.1818-1819)や、レーザを用いる方法(R.Kashyap et al.,IEEE Photonics Technology Letters 1993,Vol.5,No.2,pp.191-194) が報告されている。
【０００９】
局所加熱トリミング法では、ある加熱パワーのもとで加熱時間を調整するか、あるいは、ある加熱時間のもとで加熱パワーを調整することにより、実効屈折率を任意量だけ、恒久的に変化させることができるので、導波路型干渉計の光路長を調整できる。一例として、光導波路上に形成された薄膜ヒーターを用いた場合の、対数スケールで規格した加熱時間に対する実効屈折率の変化の様子を図１８に示す。ここで、実線の曲線はＴＥ偏光の実効屈折率の変化量を示し、破線の曲線はＴＭ偏光の実効屈折率の変化量を示す。また、図１８の横軸において、加熱時間をｔ秒、最大加熱時間をｔ_ｍ秒とすると、規格化加熱時間Ｔは次式（２）で定義される。
【００１０】
【数２】

【００１１】
一例として、最大加熱時間ｔ_ｍが１００００秒の場合は、
【００１２】
【数３】

【００１３】
である。この式（３）から具体的な加熱時間が計算できる。この式（２）、（３）の定義は、後述の図３、図７、図９、図１１および図１０の規格化加熱時間にも同様に当てはまる。
【００１４】
図１８に示すように、加熱処理により実効屈折率は増加するので、図１７の（ａ）に示す一方のアーム導波路１７２を加熱処理すれば、相対的にその光路長ΔＬは増加することになり、その光学特性は長波長側へ移動する。反対に、図１７の（ａ）に示す他方のアーム導波路１７３を加熱処理すれば、相対的に光路長ΔＬは減少し、その光学特性は短波長側へ移動する。また、加熱処理により実効屈折率が減少する場合は、アーム導波路１７２を加熱処理すれば光学特性は短波長側へ移動するし、反対にアーム導波路１７３を加熱処理すれば光学特性は長波長側へ移動する。したがって、加熱時間により実効屈折率変化量を制御すれば、実効屈折率を調整できる。
【００１５】
（従来技術の第２例）
光学特性の偏光依存性を解消するには、ＴＥ偏光、ＴＭ偏光それぞれに対する実効屈折率のずれを調整しなければならない。ここでＴＥ偏光とＴＭ偏光の実効屈折率をそれぞれｎ_ＴＥ、ｎ_ＴＭとすれば、これら実効屈折率の差である複屈折Ｂは次式（４）で定義される。
【００１６】
【数４】

【００１７】
この複屈折Ｂの値を小さくすることができれば、偏光依存性を低減できる。
【００１８】
この複屈折に関連する技術として、導波路のコア近傍の応力を変化させることにより、複屈折が変化することが報告されている。例えば、アモルファスシリコン応力付与膜を導波路上に装着すると、導波路に応力が加わるため、ガラスの光弾性効果により導波路の実効屈折率が変化する。ここで応力付与膜の形状を変えてやれば複屈折を変化させることができるため、この現象を利用して、複屈折Ｂを増加させた偏光ビームスプリッタが作製された（M.Okuno et al.,Journal of Lightwave Technology 1994,Vol.12,No.4,pp.625-633）。
【００１９】
局所加熱トリミング法において実効屈折率が変化するのは、加熱処理によりクラッド部が変質し、導波路に応力が加わるためであると考えられている（T.Goh et al.,Journal of Lightwave Technology 2001,Vol.19,No.3,pp.371-379）。したがって、局所加熱トリミング法においても、加熱処理領域を変化させてやることにより応力の加わり方を変化させてやれば、複屈折を調整できると予想される。例えば、応力の加わり方の変化法として、図１９の（ａ）に示すように、導波路（コア）１９２に対する長方形の加熱処理領域１９６の横幅を変化させる方法や、図１９の（ｂ）に示すように、導波路１９２に対して直上から見たとき加熱処理領域１９３を非対称にオフセットさせる方法が考えられる。なお、図１９の（ｂ）において、１９１は基板、１９４は下部クラッドガラス、１９５は上部クラッドガラスである。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術では、実効屈折率及び複屈折の両方を調整するには、従来技術の第１例と第２例で説明した上記２つの方法を組み合わせなければならなかった。すなわち、第２例に示す方法を適用すれば複屈折が０になるよう調整できるかもしれないが、実効屈折率の値も同時に調整するには第１例に示す方法を適用しなければならない。
【００２１】
しかし、第１と第２の従来例で用いる加熱処理領域は異なるため、図２０の（ａ）に示すように、２本のアーム導波路のそれぞれに対し別々の加熱処理領域２０２、２０３を用意しなければならない。このため、導波路型干渉計が大きくなってしまい、光回路の小型、低コスト化に反することとなる。
【００２２】
また、薄膜ヒーターによる局所加熱法を用いる場合には、図２０の（ｂ）に示すように、複屈折の値のばらつきを考慮して多数の加熱処理領域２０２〜２０６をあらかじめレイアウトしておかなければならず、導波路型干渉計がさらに大きくなるため、光回路の小型、低コスト化上、問題となる。
【００２３】
そこで、周期ＦＳＲ、中心波長が設計値通りで、更に無偏光依存性の光学特性を実現するため、精密で信頼性の高い実効屈折率及び複屈折の調整方法が必要である。また低コスト化のため、加熱処理領域を小さくできる調整方法が必要である。
【００２４】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、その目的は、精密で信頼性の高い実効屈折率及び複屈折の調整が実現可能な導波路型光回路の調整方法を提供することにある。
【００２５】
また、本発明の付随する目的は、加熱処理領域を小さくできる導波路型光回路の調整方法を提供することにある。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の導波路型光回路の調整方法は、平面基板上に、光が伝搬するコア部と、該コア部よりも屈折率の低いクラッド部とから形成された導波路型干渉計を含む導波路型光回路に対し、該導波路型干渉計内に含まれる光導波路をそのコア部の近傍で局所的に加熱して該光導波路の実効屈折率を変化させる加熱処理工程により、該導波路型干渉計の光路長を恒久的に調整する方法であって、前記加熱処理工程が、加熱パワーと加熱時間とからなる条件値によって特定され、第１の条件値（加熱パワーＰ１、加熱時間Ｔ１秒）で加熱処理した後、同一加熱処理領域に対し、さらに第ｍ（ｍは２以上の整数）の条件値（加熱パワーＰｍ、加熱時間Ｔｍ秒）まで複数工程の加熱処理が行われ、前記加熱処理工程として、第１の偏光に関する屈折率の変化量と第２の偏光に関する屈折率の変化量の平均値が加熱時間に対して一定値であるような加熱パワーの条件値で加熱処理をする偏光依存加熱処理工程を備え、かつ加熱処理による実効屈折率の変化量が偏光に依存しないような加熱パワーの条件値で加熱処理をする偏光無依存加熱処理工程を備えたことを特徴とする。
【００３２】
また、本発明の請求項２に記載の導波路型光回路の調整方法は、平面基板上に、光が伝搬するコア部と、該コア部よりも屈折率の低いクラッド部とから形成された導波路型干渉計を含む導波路型光回路に対して、該導波路型干渉計内に含まれる光導波路をそのコア部の近傍で局所的に加熱して該光導波路の実効屈折率を変化させる加熱処理工程により、該導波路型干渉計の光路長を恒久的に調整する方法において、前記加熱処理工程が、加熱パワーと加熱時間とからなる条件値によって特定され、ある加熱処理領域を第１の条件値（加熱パワーＰ１、加熱時間Ｔ１秒）で加熱処理した後、該加熱処理領域と部分的に重なる１つ以上の加熱処理領域に対し、さらに第ｍ（ｍは２以上の整数）の条件値（加熱パワーＰｍ、加熱時間Ｔｍ秒）まで複数工程の加熱処理が行われ、前記加熱処理工程として、第１の偏光に関する屈折率の変化量と第２の偏光に関する屈折率の変化量の平均値が加熱時間に対して一定値であるような加熱パワーの条件値で加熱処理をする偏光依存加熱処理工程を備え、かつ加熱処理による実効屈折率の変化量が偏光に依存しないような加熱パワーの条件値で加熱処理をする偏光無依存加熱処理工程を備えたことを特徴とする。
【００３３】
ここで、上記局所的に加熱するための局所加熱手段として、薄膜ヒーターを用いることで、加熱処理領域の位置を精密に調整する必要がないため、調整が容易となる。
【００３４】
また、上記局所的に加熱するための局所加熱手段として、光照射を用いることで、屈折率の変化量に合わせて加熱処理領域の形状や位置を任意に設定できる。
【００３５】
また、上記導波路型干渉計が、１つ以上の光合分岐部と、その光合分岐部に接続される複数本の光導波路とからなることを特徴とすることができる。
【００３６】
また、上記平面基板がシリコンもしくは石英ガラスからなり、上記光導波路が石英ガラスからなることにより、高性能な光部品が実現できる。
【００３７】
（作用）
本発明では、屈折率の局所加熱トリミング法において、同一の加熱処理領域（請求項１）もしくは部分的に重なる加熱処理領域（請求項７）に対し、少なくとも２種類の加熱パワーを含む条件値で複数回の加熱処理をすることで、実効屈折率と複屈折を同時に調整でき、かつ、同一パワーで加熱処理をする場合に比べて大きな実効屈折率・複屈折変化が得られるので、加熱処理領域を小さくすることが可能となる。また、異なる加熱パワーを含む複数の加熱処理条件で、同一の加熱処理領域を複数回繰り返し加熱処理することにより、屈折率を精密に、且つ、高い信頼性で調整することが可能となる。さらにまた、部分的に重なる加熱処理領域を用いれば加熱処理領域を小さく保ちながら屈折率を調整できるので、光回路の大きさを増大させることがない。したがって、このような調整方法を様々な導波路型干渉計に適用すれば小型で高性能な光回路を実現でき、また歩留まりを向上させることができるため光部品の低コスト化が望める。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３９】
なお、以下に述べる本発明の各実施形態においては、導波路型干渉計の具体例として非対称マッハツェンダ干渉計を用いたが、本発明は導波路型干渉計の種類には依存せずに適用することができる。また、以下に述べる各実施形態における屈折率調整方法は調整の一例であり、本発明はこれらの調整方法に限定されるものではない。
【００４０】
（第１の参考例）
非対称マッハツェンダ干渉計のアーム導波路を加熱処理した場合、その位相は次式（５ ）により変化する。
【００４１】
【数５】

【００４２】
ここで、Δφは位相φの変化量、Δｎは実効屈折率ｎの変化量、Ｌは加熱処理領域の長さ、λは使用する波長である。式（５）から分かるように、ＴＥ偏光、ＴＭ偏光のそれぞれに対して実効屈折率を適切な値だけ変化させてやれば、位相誤差を補正できるため、作製誤差及び偏光依存性を解消できる。
【００４３】
まず最初に、本発明に係わる複屈折の調整方法に関して説明する。実際の干渉計の光学特性は偏光依存性によりＴＥ偏光の中心波長λｃ_ＴＥとＴＭ偏光の中心波長λｃ_ＴＭとがずれている（図２の（ａ）参照）。非対称マッハツェンダ干渉計では、波長がＦＳＲ（Free Spectral Range：自由スペクトル域）だけ変化するたびに、光の位相が一致すると見ることができるので、波長λｃ_ＴＥとλｃ_ＴＭの光の位相のずれΔφは次式（６）のようになる。
【００４４】
【数６】

【００４５】
式（６）を式（５）と比較すると、この位相のずれをもたらす、波長λｃ_ＴＥとλｃ_ＴＭの光に関する屈折率差、すなわち複屈折を、次式（７）により見積もることができる。
【００４６】
【数７】

【００４７】
式（７）から、例えば、λｃ＝１．６μｍ、ＦＳＲ＝０．８ｎｍ、λｃ_ＴＭ−λｃ_ＴＥ＝０．２ｎｍであるならば、Δｎ・Ｌ＝０．４μｍの複屈折に由来する光路長差が存在することになり、この光路長差が解消するように複屈折を変化させてやれば、ＴＥ偏光とＴＭ偏光の中心波長を一致させることができる。このように複屈折による光路長差が０になるように調整した結果、図２の（ｂ）に示す波形になったことが確認された。
【００４８】
次に、本発明に係わる実効屈折率を調整する方法を説明する。図２の（ｂ）に示すように、ＴＥ偏光とＴＭ偏光の中心波長のずれ量をΔλとすれば、長さＬｍｍ辺りの実効屈折率の変化量は次式（８）により与えられる。
【００４９】
【数８】

【００５０】
例えば、Δλ＝０．６ｎｍなら、Δｎ・Ｌ＝１．２μｍだけ実効屈折率を変化させてやれば、ＴＥ偏光とＴＭ偏光の中心波長を共に相対波長０の位置に移動させることができる。このようにして実効屈折率を調整した後の波形を図２の（ｃ）に示す。以上の手順により屈折率を調整してやれば中心波長が設計通りで、無偏光依存性の干渉計が実現できる。
【００５１】
非対称マッハツェンダ干渉計を小型にするためには、加熱処理領域を小さくしなければならない。上記の屈折率の調整量はΔｎ・Ｌで表されるので、加熱処理領域の長さＬを短くするには、屈折率を大きく変化させればよいことは明らかである。そこで、屈折率を大きく変化させるために、本発明では、図１に示す方法により加熱処理を試みた。
【００５２】
すなわち、加熱パワーと加熱時間で定まる条件値において、第１の条件値（加熱パワーＰ１、加熱時間Ｔ１秒）で加熱処理した後、さらに第ｍ（ｍ≧２）の条件値（加熱パワーＰｍ、加熱時間Ｔｍ秒）まで複数工程の加熱処理を行う。ただし、ｍ個の条件値の中で、少なくとも一つの条件値では異なる加熱パワーの値を用いる。
【００５３】
このような加熱処理法を用いた例として、横幅５０μｍ、長さ４ｍｍの加熱処理領域を第１の条件値で加熱処理をした後、第２の条件値で加熱処理した場合の複屈折変化の様子を図３の（ａ）に示す。図３の（ａ）から、第１の条件値と異なる加熱パワーを第２の条件値で用いることにより、複屈折がさらに大きく変化することがわかる。本発明による、このような調整方法を用いれば、加熱処理領域を小さくできるので、光回路を小型にできる。
【００５４】
具体的な数値例を次に示す。図３の（ｂ）において、３１は光分岐手段、３２、３３はアーム導波路、３６、３７が加熱処理領域である。図３の（ｂ）に示す横幅５０μｍ、長さ４ｍｍの加熱処理領域３６を第１の条件値で加熱処理した後、さらに同じ加熱処理領域３６を第２の条件値で加熱処理すれば、複屈折が変化して光路長差はΔｎ・Ｌ＝０．４μｍだけ変化するので、図２の（ａ）のＴＥ偏光とＴＭ偏光とが互いにずれた波形は図２の（ｂ）のように互いに一致した波形になる。
【００５５】
次に、図３の（ｂ）に示す横幅５０μｍ、長さ２０ｍｍの加熱処理領域３７を、複屈折が変化しない条件（図１８を参照）を用いて調整する。条件値（加熱パワーＰ０、加熱時間０．８Ｔ）で加熱処理すれば、実効屈折率が変化して光路長はΔｎ・Ｌ＝１．２μｍだけ変化するので、図２の（ｂ）の波形は図２の（ｃ）に示すようになり、ＴＥ偏光とＴＭ偏光の中心波長が共に相対波長０の位置に移動する。
【００５６】
従来の方法では、複屈折を変化させるための加熱処理領域３６は８ｍｍ程度必要であったが、上記のような本発明の調整方法を用いることにより、加熱処理領域３６を４ｍｍに短縮できたので、光回路を小型にできることがわかる。また、図３の（ａ）の説明では、偏光に対する実効屈折率の変化量が異なる条件、すなわち複屈折が変化するような条件値を用いた。しかし、複屈折が変化しない条件値を用いて、図１で説明した調整方法を用いれば、加熱処理領域３７も小さくできるので、光回路をさらに小型にできる。
【００５７】
これまでに説明した方法では、加熱処理により実効屈折率が増加する加熱処理法を用いたため、波形を短波長側に移動させるためにアーム導波路３３のみを加熱処理する場合を説明したが、波形を長波長側に移動させたい場合にはアーム導波路３２を加熱処理すれば良い。
【００５８】
また、加熱処理により実効屈折率が減少する加熱処理法を用いる場合には、互いに逆のアーム導波路を加熱処理すればよい。すなわち、この場合は、波形を短波長側にさせたい場合にはアーム導波路３２を加熱処理し、波形を長波長側に移動させたい場合にはアーム導波路３３を加熱処理すれば良い。
【００５９】
また、例えば実効屈折率の精密調整のため、加熱処理により実効屈折率が増加する加熱処理法と実効屈折率が減少する加熱処理法の両方の加熱処理法を用いながらその微調整しても良いし、アーム導波路３２と３３を交互に加熱処理しながら微調整してもよい。あるいは、例えばアーム導波路上の加熱処理領域を複数に分割しても良い。
【００６０】
また、加熱パワーをいくつかに分割して繰り返し加熱処理してもよいし、図４に示すように、第ｉの条件値（但し、ｉ＝１，２，．．．，ｍ）において、加熱時間Ｔｉをｎｉ個に分割して繰り返し加熱処理してもよい。即ち、同一の加熱パワーＰｉで、合計Ｔｉ秒、ｎｉ回だけ加熱処理を行う。このように異なる条件値で複数回加熱処理すれば精密調整が可能であるし、導波路の屈折率を徐々に変化させるため、調整後の実効屈折率の変化が抑制される効果も期待でき、長期安定性に優れた高性能な光回路が実現できる。
【００６１】
次に、本発明の第１の参考例における導波路作製方法を、図５を用いて簡単に説明する。
【００６２】
まず、シリコン基板５１上に火炎堆積法でＳｉＯ_２を主体に堆積した下部クラッドガラススート５２上に、ＧｅＯ_２を添加したコアガラススート５３を堆積する（図５の（Ａ）の工程）。
【００６３】
その後、１０００℃以上の高温でガラス透明化を行う。この時に、下部クラッドガラス層５４、コアガラス５５は設計した厚さとなるように、ガラスの堆積を行っている（図５の（Ｂ）の工程）。
【００６４】
引き続き、フォトリソグラフィ技術を用いてコアガラス５５上にエッチングマスク５６を形成し（図５の（Ｃ）の工程）、反応性イオンエッチングによってコアガラス５５のパターン化を行う（図５の（Ｄ）の工程）。
【００６５】
エッチングマスク５６を除去した後、パターン化されたコアガラス５５上に、上部クラッドガラス５７を再度火炎堆積法で形成する。その際、上部クラッドガラス５７にはＢ_２Ｏ_３やＰ_２Ｏ_５などのドーパントを添加してガラス転移温度を下げて、それぞれのコアガラス５５上と、各コアガラス５５の狭い隙間にも上部クラッドガラス５７が十分に入り込むようにしている（図５の（Ｅ）の工程）。
【００６６】
（第２の参考例）
図６〜図９に本発明の第２の参考例を示す。図６に示す、光導波路６４に対する、横幅５０μｍ、長さ４ｍｍの加熱処理領域６２を、加熱パワーＰ１で、加熱時間Ｔ１＝Ｔ秒まで加熱処理した場合の屈折率変化の様子を図７の（ａ）に示す。同図の実線の曲線はＴＥ偏光の、破線の曲線はＴＭ偏光の規格化加熱時間に対する実行屈折率変化量を示す。ここで、さらに同一加熱処理領域６２を加熱パワーＰ２で加熱時間Ｔ２＝Ｔ秒まで加熱処理してみた。すると、偏光に対する実効屈折率の変化の仕方が異なるものとなった（図７の（ｂ）参照）。このように、同一加熱処理領域であっても加熱パワーを変化させることにより、複屈折の変化の仕方を異なるものにすることができるので、この新たな現象を利用すれば、同一加熱処理領域でも実効屈折率のみならず、複屈折も同時に調整できることになる。
【００６７】
次にその具体的な方法を説明する。
【００６８】
調整すべき光路長が、ＴＥ偏光とＴＭ偏光についてそれぞれＮＬ_ＴＥ、ＮＬ_ＴＭであるとき、両者の平均値（ＮＬ_ＴＥ＋ＮＬ_ＴＭ）／２と、両者の差（ＮＬ_ＴＥ−ＮＬ_ＴＭ）とが、ともにゼロになるように光路長を調整すれば、偏波依存性と中心波長のずれを同時に解消できる。
【００６９】
長さＬｍｍの加熱処理領域においてＴＥ偏光とＴＭ偏光の実効屈折率がそれぞれδｎ_ＴＭ、δｎ_ＴＥ変化したとき、加熱処理領域のＴＥ偏光に関する屈折率変化量とＴＭ偏光に関する屈折率変化量の平均値をδｎ、複屈折変化量の差をδｂとすると、
【００７０】
【数９】

【００７１】
である。この屈折率差変化が、加熱パワーＰ、加熱時間Ｔで生じたとき、比例係数Ｃ（Ｐ，Ｔ）を次のように定義する。
δｂＬ＝Ｃ（Ｐ，Ｔ）δｎＬ
以下、加熱条件（Ｐｉ，Ｔｉ）で加熱処理したときの、屈折率変化量の平均値をδｎ_ｉ、光路長変化量の差をδｂ_ｉ、比例係数をＣ（Ｐｉ，Ｔｉ）とする。
【００７２】
長さＬ１の領域を加熱条件値（Ｐ１，Ｔ１）で加熱処理後、長さＬ２の領域を異なる加熱条件（Ｐ２，Ｔ２）で加熱処理した場合の、光路長変化量の平均値の総計をΔＮＬ、光路長変化量の差の総計をΔＢＬとすると、
【００７３】
【数１０】

【００７４】
である。ここで、長さＬ_１の領域と長さＬ_２の領域は独立していても重なっていても良い。
【００７５】
Ｃ（Ｐ１，Ｔ１）≠Ｃ（Ｐ２，Ｔ２）であれば、任意に与えられたΔＮＬとΔＢＬを実現するようなδｎ_１とδｎ_２が存在する。つまり、式（９）と式（１０）を満たすような加熱条件で光回路の調整を行なえば、偏波依存性と中心波長のずれを自由に、かつ同時に解消できる。
【００７６】
具体例として非対称マッハツェンダ干渉計の波形（図８の（ａ）を参照）を調整する場合を説明する。ＴＥ偏光、ＴＭ偏光のそれぞれの調整量は、Δλ_ＴＥ＝０．８ｎｍ、Δλ_ＴＭ＝１．０ｎｍであり、横幅５０μｍ、長さＬｍｍの加熱処理領域の屈折率調整量に直すと、式（８）を用いて、それぞれΔｎ・Ｌ_ＴＥ＝１．６μｍ、Δｎ・Ｌ_ＴＭ＝２．０μｍとなる。したがって、ΔＮＬ＝１．８μｍ、ΔＢＬ＝０．４μｍとなるような加熱パワーＰ１，Ｐ２、加熱時間Ｔ１，Ｔ２を求めればよい。
【００７７】
図７の（ａ），（ｂ）に示した屈折率変化量を、第１の条件値で加熱処理した後の平均の実効屈折率変化量δｎ_１、及び複屈折変化量δｂ_１、また、第１及び第２の条件値で加熱処理した後の平均の実効屈折率変化量δｎ_２、及び複屈折変化量δｂ_２に直し、それぞれ図９の（ａ），（ｂ）に示す。図８の（ｂ）の横幅５０μｍ、長さ１２ｍｍの加熱処理領域８２を第１の条件値（加熱パワーＰ１、加熱時間Ｔ１＝１．０Ｔ）で加熱処理した後、同一加熱処理領域８２を第２の条件値（加熱パワーＰ２、加熱時間Ｔ２＝０．８Ｔ）で加熱処理した結果、上記ΔＮＬ、ΔＢＬの光路長変化が得られ、光学特性が調整された。
【００７８】
ここで説明した方法では、複屈折の加熱時間に対する変化の仕方が異なるような加熱パワーを２種類用いたが、複屈折の加熱パワーに対する変化の仕方が異なるような加熱時間を２種類用いても良いし、もちろん３種類以上の条件値を用いてもよい。すなわち、従来は、ある加熱処理領域に対し加熱パワーもしくは加熱時間の一方を固定していた。他方、本発明の調整方法では、ある加熱処理領域内で、加熱パワー及び加熱時間を共に可変として実効屈折率を変化させている点が特徴である。
【００７９】
また、例えば微調整のため加熱処理パワーを複数に分けても良いし、図４で説明したように、第１の条件値をｎ１個に分割して合計Ｔ１秒、さらに第２の条件値をｎ２個に分割して合計Ｔ２秒、繰り返し加熱処理してもよい。また、本実施形態の調整では第１と第２の条件値で同一加熱処理領域を用いたが（図８の（ｂ））、例えば加熱処理領域８２を８３の加熱処理領域Ａと８４の加熱処理領域Ｂの２つに分割し（図８の（ｃ））、加熱処理領域８３（Ａ）を第Ａの条件値のみで加熱処理し、加熱処理領域８４（Ｂ）を第Ａの条件値及び、第Ａと異なる第Ｂの条件値で加熱処理してもよい。
【００８０】
このように、同一加熱処理領域を用いてＴＥ偏光、ＴＭ偏光それぞれに対し屈折率を任意量変化させることができるので、光回路が小型になる。また、薄膜ヒーターを使用する局所加熱法を用いる場合であっても、加熱処理領域を従来技術の図２０の（ｂ）に示すように増加させる必要がなく、非常に効果的である。したがって、本実施形態を用いれば小型で高性能な光回路が実現できる。
【００８１】
（第１の実施形態）
次に、図１０〜図１３を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。図６に示す横幅５０μｍ、長さ４ｍｍの加熱処理領域６２を加熱パワーＰ１で加熱時間Ｔ秒まで加熱処理した場合の屈折率変化の様子を図１０の（ａ）に示す。同図から、この条件値では加熱時間に対し、偏光に対する実効屈折率の変化量がほぼ等しいことがわかる。ここで、さらに同一加熱処理領域６２を加熱パワーＰ２で加熱時間Ｔ秒まで加熱処理してみた。すると、偏光に対する実効屈折率の変化の仕方が異なるものとなった（図１０の（ｂ）参照）。
【００８２】
これら屈折率変化量を第１の条件値で加熱処理した後の平均の実効屈折率変化量δｎ１、及び複屈折変化量δｂ_１、また、第１及び第２の条件値で加熱処理した後の平均の実効屈折率変化量δｎ_２、及び複屈折変化量δｂ_２に直し、それぞれを図１１の（ａ），（ｂ）に示す。加熱パワーＰ１で加熱処理した場合は加熱時間に対し複屈折（図１１の（ｂ）のδｂ_１）はほとんど変化せずに平均の実効屈折率（図１１の（ａ）のδｎ_１）が変化し、加熱パワーＰ２で加熱処理した場合は０．４Ｔから１Ｔまでの区間の加熱時間に対しては、平均の実効屈折率（図１１の（ａ）のδｎ_２）はほとんど変化せずに複屈折（図１１の（ｂ）のδｂ_２）が主に変化することがわかる。このような条件値を用いれば、同一加熱処理領域で実効屈折率もしくは複屈折のどちらか一方のみを変化させられるので、ＴＥ偏光、ＴＭ偏光それぞれの屈折率を任意量、加熱時間により微調整しながら精密に調整することが可能となる。
【００８３】
具体例として図１２の（ａ）の波形の調整例を説明する。前述の第２の参考例で計算したように、長さＬｍｍ辺りの調整量は、実効屈折率変化による光路長差変化の平均値はΔＮＬ＝１．８μｍ、複屈折変化による光路長差変化はΔＢＬ＝０．４μｍである。
【００８４】
まず、横幅５０μｍ、長さＬ１＝２０ｍｍの加熱処理領域１２２（図１３の（ａ））を第１の条件値（加熱パワーＰ１、加熱時間Ｔ１＝０．８Ｔ）で加熱処理すると、実効屈折率の変化によって光路長はδｎ_１Ｌ_１＝１．０μｍだけ変化する。第１の条件値で加熱処理した後の波形を図１２の（ｂ）に示す。
【００８５】
次に、加熱処理領域１２２と部分的に重なる横幅５０μｍ、長さＬ２＝４ｍｍの加熱処理領域１２４（図１３の（ｂ））を第２の条件値（加熱パワーＰ２、加熱時間Ｔ２＝０．５Ｔ）で加熱処理すると、複屈折変化によって光路長差はδｂ_２Ｌ_２＝０．４μｍだけ変化し、実効屈折率変化による光路長変化の平均値は加熱時間に依存せずにδｎ_２Ｌ_２＝０．８μｍだけ変化する。したがって、光路長変化の平均値は合わせてΔＮＬ＝１．８μｍだけ変化するので、ΔＮＬ、及びΔＢＬを調整できる。第２の条件値で加熱処理した後の波形を図１２の（ｃ）に示す。
【００８６】
もちろん、加熱処理領域１２２を初めからＡとＢの二つに分割し（図１３の（ｂ））、加熱処理領域１２３（Ａ）を第１の条件値のみで加熱処理し、加熱処理領域１２４（Ｂ）を第１及び２の条件値で加熱処理してもよい。
【００８７】
上記の方法は、前述の第２の参考例で説明したΔＮＬ、ΔＢＬの式（９）、式（１０）を用いて調整したことと等価である。加熱パワーＰ１では複屈折は変化しないので、Ｃ（Ｐ１）＝０、加熱時間Ｔ２≧０．４Ｔではδｎ（Ｐ２）＝一定なので、式（９），式（１０）は
【００８８】
【数１１】

【００８９】
となり、調整が非常に容易であることがわかる。
【００９０】
ここでは、まず加熱時間に対し実効屈折率が主に変化する加熱パワーで加熱処理した後、次に０．４Ｔから１Ｔの区間の加熱時間に対し実効屈折率の平均値はほとんど変化せずに複屈折が主に変化する加熱パワーで加熱処理する場合で説明したが、順番に入れ替えて、最初に複屈折が主に変化する条件値を用い、次に実効屈折率が主に変化する条件値を用いて調整することもできる。
【００９１】
また、図１１の（ｂ）に示すように、実効屈折率の平均値が変化しない条件値において、加熱時間に対し複屈折（δｂ_２）がいったん増加した後、０．５Ｔ以降は減少するため、複屈折の値を変化させすぎた場合に、屈折率を戻して微調整することができる。さらに、本実施形態では実効屈折率もしくは複屈折が、加熱時間に対しほとんど変化しない区間を有する条件値を用いたが、逆に実効屈折率もしくは複屈折が、加熱パワーに対しほとんど変化しない区間を有する条件値を用いても同様に調整することができる。
【００９２】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を図１４に示す。本実施形態では、複屈折の変化法の例として、導波路に対して直上から見たとき非対称にオフセットさせた加熱処理領域を用いることとする（図１９の（ｂ）を参照）。図１４の（ａ），（ｂ）は条件値１（加熱パワーＰ１、加熱時間０．７Ｔ）で加熱処理した場合の、加熱処理領域の導波路オフセット位置に対する実効屈折率変化量、及び複屈折変化量を示す。加熱処理領域の位置を導波路の中心から離すに従い、複屈折の変化量ΔＢが大きくなるため、変化させたい複屈折の値に応じて加熱処理領域の位置を変化させればよい。
【００９３】
ここで、本実施形態の調整方法を具体的に、図２の波形を用いて説明する。まず、複屈折を調整する。例えば、λｃ＝１．６μｍ、ＦＳＲ＝０．８ｎｍ、λｃ_ＴＭ＝１．０ｎｍ、λｃ_ＴＥ＝０．８ｎｍならば、λｃ_ＴＭ−λｃ_ＴＥ＝０．２ｎｍである。前述の式（７）を用いて、Δｎ・Ｌ＝０．４μｍだけ光路長差を変化させてやれば、ＴＥ偏光とＴＭ偏光の中心波長を一致させることができる。そこで、Δｎ・Ｌ＝０．４μｍ変化させるには、図１４の（ｂ）から、例えば導波路から４０％ずらした位置を中心に横幅５０μｍ、長さ４０ｍｍの加熱処理領域１４２を第１の条件値（加熱パワーＰ１、加熱時間Ｔ１＝０．７Ｔ）により加熱処理すればよい。第１の条件値により加熱処理を実施した後の光学特性の波長依存性を図２の（ｂ）に示す。同図から、複屈折は調整され、偏光依存性が解消できたことがわかる。
【００９４】
次に、実効屈折率を調整する。図２の（ｂ）に示したようにΔλ＝０．６ｎｍなら、Δｎ・Ｌ＝１．２μｍだけ変化させればよい。そこで、偏光に対する実効屈折率の変化量がほぼ等しい図１８の条件値から、例えば、導波路直上の位置を中心に横幅５０μｍ、長さ２０ｍｍの加熱処理領域１４３を第２の条件値（加熱パワーＰ２＝Ｐ１、加熱時間Ｔ２＝０．８Ｔ）により加熱処理すればよい。ここで図１４の（ｃ）の加熱処理領域１４３は加熱処理領域１４２と部分的に重なる領域を設定した。加熱処理後の光学特性の波長依存性を図２の（ｃ）に示す。
【００９５】
以上述べた本実施形態のように、加熱処理領域を変化させてやれば、偏光に対する実効屈折率の変化量が異なるものとすることができるので、実効屈折率及び複屈折を共に調整できる。また、図１４の（ｃ）に示すように、本実施形態では、部分的に重なる加熱処理領域１４２、１４３を用いるために、従来では加熱処理領域の長さが６０〜１４０ｍｍ程度必要であったものが（図２０参照）、４０ｍｍ程度に抑えられ、導波路型干渉計を大幅に小型化が可能である。
【００９６】
上記例では、第１と２の条件値で異なる加熱パワーの値を用いる必要はなかったが、もちろん、図１や図４で説明したように、異なる加熱パワーを用いて複数回加熱処理してもよいし、ある加熱パワーのもとで加熱時間を複数回に分割して加熱処理してもよい。そうすることで、さらに屈折率が大きく変化させられるので、光回路が小型になるし、精密な信頼性の高い調整が可能となる。
【００９７】
また、上記例では、部分的に重なる加熱処理領域１５６として、図１５の（ａ）の導波路１５３に位置オフセット１５４、１５５を与えてやる方法を説明したが、もちろん図１５の（ｂ）に示すように、加熱処理領域の形状が互いに異なるもの１５８、１５９を用いても良い。
【００９８】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態では、複屈折の調整のみに本発明を適用した場合を説明する。
【００９９】
これまで説明した本発明の実施形態では、同一の加熱処理領域もしくは部分的に重なる加熱処理領域を複数回繰り返して加熱処理することにより、実効屈折率及び複屈折を共に調整している。しかし、本発明の調整方法を複屈折の調整のみに適用する場合にも効果的である。
【０１００】
例えば、第１、２の参考例で説明したように、同一加熱処理領域を図１や図４で説明した加熱処理方法を用いて複屈折を変化させてもよい。図３の（ａ）や図９の（ｂ）に示すように、複数の加熱パワーを用いて調整していけば、複屈折を任意量変化させることができる。これにより、従来のような一つの加熱パワーを用いる場合に比べて、より大きく複屈折を変化させられるため、加熱処理領域を小型にできるし、また、加熱時間の調整により複屈折の微調整が可能である。
【０１０１】
また、複屈折の調整のため、例えば、第１の実施形態で説明した、偏光に対する実効屈折率の平均値が変化しない条件値を含む条件で加熱処理してもよい。図１１の（ｂ）に示す条件値では、複屈折を主に変化させることができるし、また複屈折が減少する条件値を含んでいるので、複屈折の微調整が可能である。
【０１０２】
また、例えば、第２の実施形態で説明した加熱処理領域に導波路オフセット位置を与える方法において、オフセットを与えていきながら複数回加熱処理すれば（図１５の（ａ）参照）、加熱処理領域の長さを増すことなく複屈折を変化させていくことができる。また、異なる形状の加熱処理領域を用いながら複数回加熱処理してもよい（図１５の（ｂ）参照）。
【０１０３】
もちろん、図１５の（ｃ）に示すように、加熱処理領域１５６を図１５の（ａ）または図１５の（ｂ）の上記いずれかの方法により複数回繰り返し加熱処理した後、偏光に対する実効屈折率の変化量がほぼ等しい条件を用いて加熱処理領域１５７を加熱処理してもよい。
【０１０４】
さらに、例えば、平面基板の温度を変化させたり、基板に歪を加えると、実効屈折率が変化することが知られている。そこで、本実施形態の調整方法を用いて加熱処理領域１５６で複屈折をまず調整した後、例えばペルチェ素子を用いて平面基板の温度調整を行ったり、基板に加わる応力を調整することにより中心波長を調整してもよい。
【０１０５】
以上述べたように、本実施形態では、同一の加熱処理領域、もしくは部分的に重なる加熱処理領域を複数回繰り返し加熱処理することにより、複屈折をより大きく変化させられ、また微調整も容易である。
【０１０６】
（その他の実施形態）
以上説明したように、本発明の調整方法では、同一の加熱処理領域もしくは部分的に重なる加熱処理領域を複数回加熱処理することを特徴とするが、加熱処理のインターバルは任意に設定できる。また、加熱処理領域を一例として横幅５０μｍの長方形としたが、本発明の調整方法は加熱処理領域の形状に依存するものではない。
【０１０７】
また、本発明の調整方法は簡単に説明するために各実施形態では非対称マッハツェンダ干渉計の屈折率の調整例を示したが、本調整方法は例えば、対称マッハツェンダ干渉計、ラティス干渉計フィルタ、アレイ導波路型干渉計フィルタ、トランスバーサル干渉計フィルタ、マイケルソン干渉計フィルタ、ファブリーペロー干渉計フィルタ、リング干渉計フィルタなど、任意の導波路型干渉計に適用可能である。また、例えば、対称マッハツェンダ干渉計を複数接続したゲートスイッチ等のように、これら導波路型干渉計を組み合わせた光回路にも適用できる。
【０１０８】
さらに、本発明の各実施形態では、光学特性を光の透過率の波長依存性に特定して説明したが、光学特性は例えば光スイッチのように光の透過率のスイッチング電力依存性も含まれる。さらにまた、非対称マッハツェンダ干渉計で光学特性が偏光無依存となるよう複屈折を干渉計の光路長差がＴＥ偏光とＴＭ偏光とで互いに使用する光波長の１／２の偶数倍になるよう調整する方法を説明したが、本調整方法を用いて偏光ビームスプリッタのように干渉計の光路長差がＴＥ偏光とＴＭ偏光とで互いに使用する光波長の１／２の奇数倍になるように調整することもできる。
【０１０９】
また、本発明の各実施形態では、局所加熱の手段として主にレーザー照射等の光照射を用いる方法や、光導波路上に形成された薄膜ヒーターを使用する方法を想定したが、本発明の加熱処理の手段はこれらに限定されるものではない。また、薄膜ヒーターを用いて加熱処理した後、薄膜ヒーターを基板上から取り除いても良い。さらにまた、複数の加熱処理手段を組み合わせても良い。
【０１１０】
また、加熱処理領域を示すためのマーカを用いても良い。その一例として、図１６の（ａ）に示すような、加熱処理領域１６２に対して垂直に引かれたマーカ１６３や、図１６の（ｂ）に示すような、加熱処理領域１６２に平行に引かれたマーカ１６３を用いても良い。もちろん、マーカは、これらの形状や位置に限定されるものではない。また、マーカは基板上に作りつけられたものであってもよいし、あるいは例えば、レーザ等を用いて基板上に書き込んだものであってもよい。
【０１１１】
また、以上述べた本発明の各実施形態では、主にシリコン基板上の石英系ガラス導波路を用いた例を示したが、本発明は、もちろん材質を限定するものではない。
【０１１２】
なお、前述した本発明の各実施形態において、加熱パワーＰ１，Ｐ２の具体的数値例を記載していない。これは、材料、形状によって使用する加熱パワーや、屈折率変化量はいくらでも変わってしまうからである。ただ、参考のため、薄膜ヒータを用いたワット数の例を挙げれば、以下の通りである。
・第１参考例 図３の（ａ）の Ｐ１＝８Ｗ（ワット）、Ｐ２＝９Ｗ
・第２参考例 図７の Ｐ１＝６Ｗ、Ｐ２＝７Ｗ
・第１実施形態 図１０の Ｐ１＝５Ｗ、Ｐ２＝１０Ｗ
・第２実施形態 図１４の Ｐ１＝５Ｗ
・従来例 図１８の Ｐ０＝５Ｗ
勿論、これらの数値はほんの一例であり、本発明はこれに限定されない。
【０１１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、同一の加熱処理領域もしくは部分的に重なる加熱処理領域に対し、少なくとも２種類の加熱パワーを含む条件値で複数回の加熱処理をすることで、実効屈折率と複屈折を同時に調整でき、かつ、同一パワーで加熱処理をする場合に比べて大きな実効屈折率・複屈折変化が得られるので、加熱処理領域を小さくすることが可能となる。また、異なる加熱パワーを含む複数の加熱処理条件で、同一の加熱処理領域を複数回繰り返し加熱処理することにより、屈折率を精密に、且つ、高い信頼性で調整することが可能となる。
【０１１４】
また、本発明によれば、偏光に対する実効屈折率の変化の仕方が異なる条件値を含めば、実効屈折率及び複屈折率をそれぞれ調整できる。
【０１１５】
さらに、本発明によれば、同一の加熱処理領域もしくは部分的に重なる加熱処理領域を用いるため、回路の大きさを増大させることがないので、良好な光学特性を有する小型な光回路を実現でき、低コスト化が期待できる。
【０１１６】
さらにまた、本発明によれば、本発明の方法が任意の導波路型干渉計に適用できるため、低損失で長期信頼性に優れた良好な光学特性を持つ小型な光部品を実現するための有望な手段となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の参考例における複数の異なる加熱パワーを用いた調整方法を示す工程図である。
【図２】 本発明の第１の参考例における調整方法による波形変化の様子を示し、ここで横軸はそれぞれ波長の相対値、縦軸は透過率であり、簡単のため１周期分の波形のみを示すが、（ａ）は偏光依存性により、ＴＥ偏光とＴＭ偏光の中心波長がずれている様子を示す線グラフ、（ｂ）は複屈折調整後の光学特性を示す線グラフ、（ｃ）は実効屈折率調整による中心波長調整後の光学特性を示す線グラフである。
【図３】 本発明の第１の参考例における調整方法において、（ａ）は第１の条件値（加熱パワーＰ１、加熱時間Ｔ１）で加熱処理した後、第１の条件値とは異なる加熱パワーの、第２の条件値（加熱パワーＰ２、加熱時間Ｔ２）で加熱処理した場合の複屈折変化の様子を示す線グラフ、（ｂ）は非対称マッハツェンダ干渉計及びその加熱処理領域を示す模式的平面図である。
【図４】 本発明の第１の参考例における調整方法において、ある条件値で加熱時間を分割した場合を示す説明図である。
【図５】 本発明の第１の参考例における導波路作製方法を示す縦断面図である。
【図６】 本発明の第２の参考例における調整方法において、（ａ）は非対称マッハツェンダ干渉計の加熱処理領域を示す模式的平面図、（ｂ）は導波路上の横幅５０μｍ、長さ４ｍｍの加熱処理領域を示す拡大模式的平面図である。
【図７】 本発明の第２の参考例における調整方法において、（ａ）は加熱パワーＰ１で加熱時間Ｔ１＝Ｔ秒まで加熱処理した場合の実効屈折率変化の様子を示す線グラフ、（ｂ）は加熱パワーＰ１でＴ１＝Ｔ秒加熱した後、さらに加熱パワーＰ２（Ｐ２≠Ｐ１）で加熱時間Ｔ２＝Ｔ秒まで加熱処理した場合の実効屈折率変化の様子を示す線グラフである。
【図８】 本発明の第２の参考例における調整方法において、（ａ）は非対称マッハツェンダ干渉計の初期光学特性を示す線グラフ、（ｂ）は非対称マッハツェンダ干渉計のアーム導波路８６上の加熱処理領域８２を示す模式的平面図、（ｃ）は加熱処理領域８２を８３と８４の加熱処理領域ＡとＢに分割した例を示す模式的平面図である。
【図９】 本発明の第２の参考例における調整方法において、第１の条件値（加熱パワーＰ１、加熱時間Ｔ１）で加熱処理した場合、及び、第１の条件値で加熱処理した後、第２の条件値（加熱パワーＰ２、加熱時間Ｔ２）で加熱処理した場合のそれぞれの（ａ）は平均の実効屈折率変化の様子を示す線グラフ、（ｂ）は複屈折変化の様子を示す線グラフである。
【図１０】 本発明の第１の実施形態における調整方法において、（ａ）は加熱パワーＰ１で加熱時間Ｔ１＝Ｔ秒まで加熱処理した場合の実効屈折率変化の様子を示す線グラフ、（ｂ）は加熱パワーＰ１でＴ１＝Ｔ秒加熱した後、さらに加熱パワーＰ２（Ｐ２≠Ｐ１）で加熱時間Ｔ２＝Ｔ秒まで加熱処理した場合の実効屈折率変化の様子を示す線グラフである。
【図１１】 本発明の第１の実施形態における調整方法において、第１の条件値（加熱パワーＰ１、加熱時間Ｔ１）で加熱処理した場合、及び、第１の条件値で加熱処理した後、第２の条件値（加熱パワーＰ２、加熱時間Ｔ２）で加熱処理した場合のそれぞれの（ａ）は平均の実効屈折率変化の様子を示す線グラフ、（ｂ）は複屈折変化の様子を示す線グラフである。
【図１２】 本発明の第１の実施形態における調整方法による波形変化の様子を示し、ここで横軸はそれぞれ波長の相対値、縦軸は透過率であり、簡単のため１ 周期分の波形のみを示すが、（ａ）は偏光依存性により、ＴＥ偏光とＴＭ偏光の中心波長がずれている様子を示す線グラフ、（ｂ）は第１の条件値による加熱処理後の光学特性を示す線グラフ、（ｃ）は第２の条件値による加熱処理後の光学特性を示す線グラフである。
【図１３】 本発明の第１の実施形態における、非対称マッハツェンダ干渉計のアーム導波路１２６上の（ａ）は加熱処理領域１２２（加熱処理領域Ａ＋Ｂ）を示す模式的平面図、（ｂ）は１２３の加熱処理領域Ａと１２４の加熱処理領域Ｂを示す模式的平面図である。
【図１４】 本発明の第２の実施形態における調整方法において、（ａ）は加熱処理領域の導波路オフセット位置に対する実効屈折率変化量を示す線グラフ、（ｂ）は加熱処理領域の導波路オフセット位置に対する複屈折変化量を示す線グラフ、（ｃ）は非対称マッハツェンダ干渉計のアーム導波路１４６上の部分的に重なる加熱処理領域１４２及び１４３を示す模式的平面図である。
【図１５】 本発明の第３の実施形態における調整方法の加熱処理領域で、部分的に重なる加熱処理領域において、（ａ）は導波路オフセット位置の異なる場合を示す拡大模式的平面図、（ｂ）は加熱処理領域の形状が異なる例として、横幅が異なる領域を用いる場合を示す拡大模式的平面図、（ｃ）は非対称マッハツェンダ干渉計のアーム導波路上の加熱処理領域を示す模式的平面図である。
【図１６】 本発明のその他の実施形態における、レーザ照射におけるマーカの例において、（ａ）は加熱処理領域に対し垂直に引かれたマーカを示す模式的平面図、（ｂ）は加熱処理領域に平行に引かれたマーカを示す模式的平面図である。
【図１７】 従来の非対称マッハツェンダ干渉計の（ａ）は回路構成を示す模式的平面図、（ｂ）は出力マル１、出力マル２の光学特性を示す線グラフ、（ｃ）は出力マル１から出射されたＴＥ偏光とＴＭ偏光の光学特性を示す線グラフである。
【図１８】 従来の調整方法において、加熱パワーＰ０で加熱処理した場合の実効屈折率変化量の規格化加熱時間に対する変化の様子を示す線グラフである。
【図１９】 従来技術を応用して複屈折を変化させる方法を説明する図で、（ａ）は加熱処理領域の横幅を変化させる様子を示す模式的平面図、（ｂ）は平面基板の断面の、特に加熱処理領域を導波路に対し直上から見たとき非対称にオフセットさせた様子を示す断面図である。
【図２０】 従来技術を用いて屈折率調整する場合の加熱処理領域に関し、（ａ）は実効屈折率及び複屈折をそれぞれ調整するために必要な加熱処理領域を示す模式的平面図、（ｂ）は薄膜ヒータによる局所加熱処理法を用いた場合に必要な加熱処理領域を示す模式的平面図である。
【符号の説明】
３１、６１、８１、１２１、１４１ 光合分岐手段
１５１、１６１、１７１、２０１ 光合分岐手段
３２、６３、８５、１２５、１４５ 第１のアーム導波路
１５２、１６４、１７２ 第１のアーム導波路
３３、６４、８６、１２６、１４６ 第２のアーム導波路
１５３、１６５、１７３ 第２のアーム導波路
３６、６２ 横幅５０μｍ、長さ４ｍｍの加熱処理領域
３７、１２２、１４３ 横幅５０μｍ、長さ２０ｍｍの加熱処理領域
５１、１９１ 基板
５２ 下部クラッドガラススート
５３ コアガラススート
５４、１９４ 下部クラッドガラス
５５ コアガラス
５６ エッチングマスク
５７、１９５ 上部クラッドガラス
１９２ コア
８２ 横幅５０μｍ、長さ１２ｍｍの加熱処理領域
８３、１２３ 第Ａの加熱処理領域
８４、１２４ 第Ｂの加熱処理領域
１４２、２０５ 導波路オフセット位置４０％を与えた加熱処理領域
１５４ 横幅ｗの加熱処理領域
１５５、１９３、２０３ 導波路オフセット位置を有する加熱処理領域
１５６ 複屈折を調整するための加熱処理領域
１５７、２０２ 実効屈折率を調整するための加熱処理領域
１５８ 横幅ｗ１の加熱処理領域
１５９ 横幅ｗ２の加熱処理領域
１６２、１９６ 加熱処理領域
１６３ マーカ
２０４ 導波路オフセット位置２０％を与えた加熱処理領域
２０６ 導波路オフセット位置６０％を与えた加熱処理領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for adjusting a waveguide type optical circuit, and more particularly to a method for adjusting the refractive index of a waveguide of a waveguide type optical circuit including a waveguide type interferometer.
[0002]
[Prior art]
Waveguide interferometers are capable of complex signal processing, and are excellent in integration and mass productivity. Therefore, they are indispensable components for future optical communication systems. In particular, waveguide interferometers fabricated on silica-based optical circuits using silica (silicon dioxide) formed on a silicon substrate as an optical waveguide have recently been commercialized due to their low loss and long-term stability. Has been rapidly used and widely used in optical communication systems. Further, with the expansion of optical communication systems in the future, it is expected that the demand for planar optical circuits will increase further. Therefore, it is desired to improve the yield and reduce the size of the circuit for cost reduction.
[0003]
FIG. 17A shows a circuit configuration of a conventional asymmetric Mach-Zehnder interferometer as a typical example of the waveguide interferometer. The light incident on the input waveguide is branched into two arm waveguides 172 and 173 by the optical combining / branching unit 171, and is again combined by the optical combining / branching unit 171 and emitted from the two output waveguides. Since these arm waveguides 172 and 173 have an optical path length difference ΔL, the period
[0004]
[Expression 1]

[0005]
Transmission characteristics (FSR stands for Free Spectral Range). Here, λc represents the center wavelength, and n represents the effective refractive index.
[0006]
FIG. 17B shows the calculation result of the optical characteristics of the light emitted from the outputs (1) and (2). Here, the solid curve indicates the wavelength versus transmittance of the light emitted from the output (1), and the broken curve indicates the light emitted from the output (2).
[0007]
However, in general, the waveguide type optical circuit cannot be manufactured as designed because the optical path length of the interferometer deviates from the design value because the refractive index varies in the wafer surface at the time of manufacture. Further, due to the birefringence induced by the thermal stress in the surface of the glass film serving as the cladding layer, the polarization dependency as shown in FIG. Here, the solid line indicates the TE polarized light, and the broken line indicates the TM polarized wavelength versus transmittance.
[0008]
(First example of prior art)
As an example of adjusting the variation in effective refractive index, a local heating trimming method has been reported. This local heating trimming method is a method of permanently changing the effective refractive index of the optical waveguide by locally heating the vicinity of the waveguide on the flat substrate. To date, local heating methods using thin film heaters formed on optical waveguides (M. Abe et al., Electronics Letters 1996, Vol. 32, No. 19, pp. 1818-1819), laser (R. Kashyap et al., IEEE Photonics Technology Letters 1993, Vol. 5, No. 2, pp. 191-194) has been reported.
[0009]
  In the local heating trimming method, the effective refractive index is permanently changed by an arbitrary amount by adjusting the heating time under a certain heating power or by adjusting the heating power under a certain heating time. Therefore, the optical path length of the waveguide interferometer can be adjusted. As an example, the change in effective refractive index with respect to the heating time specified on a logarithmic scale when using a thin film heater formed on an optical waveguide.FIG.Shown in Here, the solid curve indicates the amount of change in the effective refractive index of TE-polarized light, and the dashed curve indicates the amount of change in the effective refractive index of TM-polarized light. Also,In FIG.In the horizontal axis, the heating time is t seconds and the maximum heating time is t_mAssuming seconds, the normalized heating time T is defined by the following equation (2).
[0010]
[Expression 2]

[0011]
As an example, the maximum heating time t_mIs 10,000 seconds,
[0012]
[Equation 3]

[0013]
It is. A specific heating time can be calculated from this equation (3). The definitions of the expressions (2) and (3) are similarly applied to the normalized heating times of FIGS. 3, 7, 9, 11, and 10 described later.
[0014]
As shown in FIG. 18, the effective refractive index is increased by the heat treatment. Therefore, if one arm waveguide 172 shown in FIG. 17A is heat-treated, the optical path length ΔL is relatively increased. The optical characteristic shifts to the long wavelength side. On the other hand, if the other arm waveguide 173 shown in FIG. 17A is heat-treated, the optical path length ΔL is relatively reduced, and the optical characteristics shift to the short wavelength side. When the effective refractive index decreases due to heat treatment, if the arm waveguide 172 is heat-treated, the optical characteristics move to the short wavelength side. Conversely, if the arm waveguide 173 is heat-treated, the optical characteristics are long-wavelength. Move to the side. Therefore, the effective refractive index can be adjusted by controlling the effective refractive index variation by the heating time.
[0015]
(Second example of prior art)
In order to eliminate the polarization dependence of the optical characteristics, it is necessary to adjust the deviation of the effective refractive index with respect to each of the TE polarized light and the TM polarized light. Here, the effective refractive indexes of TE polarized light and TM polarized light are expressed as n._TE, N_TMThen, the birefringence B, which is the difference between these effective refractive indexes, is defined by the following equation (4).
[0016]
[Expression 4]

[0017]
If the value of the birefringence B can be reduced, the polarization dependence can be reduced.
[0018]
As a technique related to this birefringence, it has been reported that the birefringence changes by changing the stress near the core of the waveguide. For example, when an amorphous silicon stress imparting film is mounted on a waveguide, stress is applied to the waveguide, so that the effective refractive index of the waveguide changes due to the photoelastic effect of glass. Here, since the birefringence can be changed by changing the shape of the stress-applying film, a polarizing beam splitter with an increased birefringence B was fabricated using this phenomenon (M. Okuno et al. , Journal of Lightwave Technology 1994, Vol. 12, No. 4, pp. 625-633).
[0019]
It is thought that the effective refractive index changes in the local heating trimming method because the cladding is altered by heat treatment and stress is applied to the waveguide (T. Goh et al., Journal of Lightwave Technology 2001). , Vol.19, No.3, pp.371-379). Therefore, even in the local heat trimming method, it is expected that the birefringence can be adjusted if the method of applying stress is changed by changing the heat treatment region. For example, as a method of changing how stress is applied, as shown in FIG. 19A, a method of changing the lateral width of the rectangular heat treatment region 196 with respect to the waveguide (core) 192, or FIG. As shown, a method of offsetting the heat treatment region 193 asymmetrically when viewed from directly above the waveguide 192 is conceivable. In FIG. 19B, 191 is a substrate, 194 is a lower clad glass, and 195 is an upper clad glass.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described prior art, in order to adjust both the effective refractive index and the birefringence, the above two methods described in the first and second examples of the prior art must be combined. That is, if the method shown in the second example is applied, the birefringence may be adjusted to be zero, but the method shown in the first example must be applied to simultaneously adjust the value of the effective refractive index.
[0021]
However, since the heat treatment regions used in the first and second conventional examples are different, separate heat treatment regions 202 and 203 are prepared for the two arm waveguides as shown in FIG. Must. For this reason, the waveguide interferometer becomes large, which is against the miniaturization and cost reduction of the optical circuit.
[0022]
In addition, when the local heating method using a thin film heater is used, as shown in FIG. 20B, a large number of heat treatment regions 202 to 206 must be laid out in advance in consideration of variations in birefringence values. In addition, since the waveguide interferometer becomes larger, there is a problem in reducing the size and cost of the optical circuit.
[0023]
Therefore, a precise and reliable method for adjusting the effective refractive index and the birefringence is necessary in order to realize the period FSR and the center wavelength as designed values and further to achieve non-polarization-dependent optical characteristics. Further, an adjustment method capable of reducing the heat treatment area is necessary for cost reduction.
[0024]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a method of adjusting a waveguide type optical circuit capable of adjusting the effective refractive index and birefringence with high accuracy and reliability. is there.
[0025]
Another object of the present invention is to provide a method for adjusting a waveguide type optical circuit capable of reducing the heat treatment region.
[0031]
[Means for Solving the Problems]
  To achieve the above objective,Claims of the invention1The method for adjusting a waveguide type optical circuit described in 1) includes a waveguide type interferometer formed on a planar substrate from a core portion through which light propagates and a cladding portion having a refractive index lower than that of the core portion. For a waveguide type optical circuit, a heat treatment process for locally heating the optical waveguide included in the waveguide type interferometer in the vicinity of the core portion to change the effective refractive index of the optical waveguide, A method for permanently adjusting the optical path length of the interferometer, wherein the heat treatment step is specified by a condition value comprising a heating power and a heating time, and a first condition value (heating power P1, heating time T1). After the heat treatment in a second), the same heat treatment region is further subjected to heat treatment in a plurality of steps up to the m-th (m is an integer of 2 or more) condition value (heating power Pm, heating time Tm seconds), As the heat treatment process, the refractive index change with respect to the first polarized light And a polarization-dependent heat treatment step of performing heat treatment with a heating power condition value such that the average value of the amount of change in the refractive index with respect to the second polarization is a constant value with respect to the heating time. A polarization-independent heat treatment process is provided in which heat treatment is performed with a heating power condition value such that the amount of change in refractive index does not depend on polarization.
[0032]
  Further, the claims of the present invention2The method for adjusting a waveguide type optical circuit described in 1) includes a waveguide type interferometer formed on a planar substrate from a core portion through which light propagates and a cladding portion having a refractive index lower than that of the core portion. For the waveguide type optical circuit, the optical waveguide included in the waveguide type interferometer is locally heated in the vicinity of the core portion thereof to change the effective refractive index of the optical waveguide. In the method of permanently adjusting the optical path length of the waveguide interferometer, the heat treatment step is specified by a condition value composed of a heating power and a heating time, and a certain heat treatment region is defined as a first condition value (heating power P1). , After the heat treatment at a heating time T1 second), one or more heat treatment regions partially overlapping with the heat treatment region are further subjected to m-th (m is an integer of 2 or more) condition values (heating power Pm, Multiple heating processes are performed until the heating time (Tm seconds) In the heat treatment step, heating is performed with a condition value of the heating power such that the average value of the change in refractive index relating to the first polarization and the change in the refractive index relating to the second polarization is a constant value with respect to the heating time. A polarization-dependent heat treatment step for performing heat treatment, and a polarization-independent heat treatment step for performing heat treatment with a heating power condition value such that the amount of change in effective refractive index due to the heat treatment does not depend on the polarization. And
[0033]
Here, by using a thin film heater as the local heating means for locally heating, it is not necessary to precisely adjust the position of the heat treatment region, so that the adjustment becomes easy.
[0034]
Further, by using light irradiation as the local heating means for locally heating, the shape and position of the heat treatment region can be arbitrarily set in accordance with the amount of change in the refractive index.
[0035]
The waveguide interferometer may include one or more optical coupling / branching units and a plurality of optical waveguides connected to the optical coupling / branching unit.
[0036]
In addition, since the planar substrate is made of silicon or quartz glass and the optical waveguide is made of quartz glass, a high-performance optical component can be realized.
[0037]
  (Function)
  In the present invention, in the local heating trimming method of the refractive index,SameHeat treatment area(Claim 1) or at least two types of heat treatment regions that overlap partially (Claim 7)Heating powerWith condition value includingMore than onceofHeat treatmentTheTo doSince effective refractive index and birefringence can be adjusted at the same time, and a large change in effective refractive index and birefringence can be obtained compared to heat treatment with the same power.,It is possible to reduce the heat treatment areaBecome. Also,DifferentHeating powerRepeat the same heat treatment region multiple times under multiple heat treatment conditionsHeat treatmentBy, Precise refractive indexAnd expensivereliabilitysoCan be adjustedThe TheFurthermore, if the heat treatment regions that partially overlap are used, the refractive index can be adjusted while keeping the heat treatment region small, so that the size of the optical circuit is not increased. Therefore, if such an adjustment method is applied to various waveguide interferometers, a small and high-performance optical circuit can be realized and the yield can be improved, so that the cost of optical components can be reduced.
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0039]
In each of the embodiments of the present invention described below, an asymmetric Mach-Zehnder interferometer is used as a specific example of the waveguide interferometer. However, the present invention is applied without depending on the type of the waveguide interferometer. be able to. Moreover, the refractive index adjustment method in each embodiment described below is an example of adjustment, and the present invention is not limited to these adjustment methods.
[0040]
(FirstReference example)
  When the arm waveguide of the asymmetric Mach-Zehnder interferometer is heat-treated, the phase changes according to the following equation (5).
[0041]
[Equation 5]

[0042]
Here, Δφ is the amount of change in phase φ, Δn is the amount of change in effective refractive index n, L is the length of the heat treatment region, and λ is the wavelength to be used. As can be seen from the equation (5), if the effective refractive index is changed by an appropriate value for each of the TE polarized light and the TM polarized light, the phase error can be corrected, so that the manufacturing error and the polarization dependency can be eliminated.
[0043]
First, the birefringence adjusting method according to the present invention will be described. The optical characteristics of the actual interferometer are dependent on the polarization dependence, and the center wavelength λc of TE-polarized light_TEAnd TM polarization center wavelength λc_TM(See FIG. 2A). In an asymmetric Mach-Zehnder interferometer, every time the wavelength changes by FSR (Free Spectral Range), it can be seen that the phase of the light matches, so the wavelength λc_TEAnd λc_TMThe phase shift Δφ of the light is expressed by the following equation (6).
[0044]
[Formula 6]

[0045]
Comparing equation (6) with equation (5), this wavelength shift leads to the wavelength λc_TEAnd λc_TMThe refractive index difference regarding light, that is, birefringence can be estimated by the following equation (7).
[0046]
[Expression 7]

[0047]
From equation (7), for example, λc = 1.6 μm, FSR = 0.8 nm, λc_TM-Λc_TE= 0.2 nm, there will be an optical path length difference derived from birefringence of Δn · L = 0.4 μm. If the birefringence is changed so as to eliminate this optical path length difference, The center wavelengths of TE polarized light and TM polarized light can be matched. As a result of adjusting the optical path length difference due to birefringence to 0 as described above, it was confirmed that the waveform shown in FIG. 2B was obtained.
[0048]
Next, a method for adjusting the effective refractive index according to the present invention will be described. As shown in FIG. 2B, if the amount of deviation between the center wavelengths of the TE polarized light and the TM polarized light is Δλ, the amount of change in the effective refractive index around the length Lmm is given by the following equation (8).
[0049]
[Equation 8]

[0050]
For example, if Δλ = 0.6 nm, if the effective refractive index is changed by Δn · L = 1.2 μm, both the center wavelengths of the TE polarized light and the TM polarized light can be moved to the position of the relative wavelength 0. The waveform after adjusting the effective refractive index in this way is shown in FIG. If the refractive index is adjusted by the above procedure, the center wavelength is as designed and a non-polarization dependent interferometer can be realized.
[0051]
In order to reduce the size of the asymmetric Mach-Zehnder interferometer, the heat treatment area must be reduced. Since the refractive index adjustment amount is expressed by Δn · L, it is obvious that the refractive index can be changed greatly in order to shorten the length L of the heat treatment region. Therefore, in order to greatly change the refractive index, in the present invention, a heat treatment is attempted by the method shown in FIG.
[0052]
  That is, after the heat treatment at the first condition values (heating power P1, heating time T1 seconds) at the condition values determined by the heating power and the heating time,On the secondHeat treatment in a plurality of steps is performed up to a condition value (heating power Pm, heating time Tm seconds) of m (m ≧ 2). However, different heating power values are used for at least one of the m condition values.
[0053]
As an example using such a heat treatment method, the birefringence change when a heat treatment region having a width of 50 μm and a length of 4 mm is heat-treated at the first condition value and then heat-treated at the second condition value. The situation is shown in FIG. From FIG. 3 (a), it can be seen that the birefringence changes even more greatly when the heating power different from the first condition value is used for the second condition value. If such an adjustment method according to the present invention is used, the heat treatment region can be reduced, and the optical circuit can be reduced in size.
[0054]
Specific numerical examples are shown below. In FIG. 3B, 31 is an optical branching means, 32 and 33 are arm waveguides, and 36 and 37 are heat treatment regions. After the heat treatment region 36 having a width of 50 μm and a length of 4 mm shown in FIG. 3B is heat-treated at the first condition value, the same heat treatment region 36 is further heat-treated at the second condition value. Since the refraction changes and the optical path length difference changes by Δn · L = 0.4 μm, the waveforms in which the TE polarized light and the TM polarized light in FIG. 2 (a) deviate from each other, as shown in FIG. 2 (b). Matched waveforms.
[0055]
Next, the heat treatment region 37 having a lateral width of 50 μm and a length of 20 mm shown in FIG. 3B is adjusted using conditions that do not change birefringence (see FIG. 18). If the heat treatment is performed under the condition values (heating power P0, heating time 0.8T), the effective refractive index changes and the optical path length changes by Δn · L = 1.2 μm. Therefore, the waveform of FIG. As shown in FIG. 2C, the center wavelengths of the TE-polarized light and the TM-polarized light both move to the position of the relative wavelength 0.
[0056]
In the conventional method, the heat treatment region 36 for changing the birefringence requires about 8 mm. However, by using the adjustment method of the present invention as described above, the heat treatment region 36 can be shortened to 4 mm. It can be seen that the optical circuit can be miniaturized. Further, in the description of FIG. 3A, a condition value in which the amount of change in effective refractive index with respect to polarized light is different, that is, a condition value that changes birefringence is used. However, if the adjustment method described with reference to FIG. 1 is used using a condition value that does not change birefringence, the heat treatment region 37 can also be reduced, so that the optical circuit can be further reduced in size.
[0057]
In the method described so far, since the heat treatment method in which the effective refractive index is increased by the heat treatment, the case where only the arm waveguide 33 is heat-treated in order to move the waveform to the short wavelength side has been described. When it is desired to move the optical waveguide to the long wavelength side, the arm waveguide 32 may be heat-treated.
[0058]
In addition, when using a heat treatment method in which the effective refractive index is reduced by heat treatment, the arm waveguides opposite to each other may be heat treated. That is, in this case, the arm waveguide 32 may be heat-treated if the waveform is to be moved to the short wavelength side, and the arm waveguide 33 may be heat-treated if the waveform is to be moved to the long wavelength side.
[0059]
Further, for example, for precise adjustment of the effective refractive index, fine adjustment may be performed using both the heat treatment method in which the effective refractive index is increased by the heat treatment and the heat treatment method in which the effective refractive index is decreased. The arm waveguides 32 and 33 may be finely adjusted while being alternately heated. Alternatively, for example, the heat treatment region on the arm waveguide may be divided into a plurality.
[0060]
Further, the heating power may be divided into several parts and repeatedly heat-treated, or as shown in FIG. 4, heating is performed at the i-th condition value (where i = 1, 2,..., M). The time Ti may be divided into ni pieces and repeatedly heat-treated. That is, the heat treatment is performed for the total Ti seconds and ni times with the same heating power Pi. In this way, precise adjustment is possible if heat treatment is performed multiple times with different condition values, and since the refractive index of the waveguide is gradually changed, an effect of suppressing the change in effective refractive index after adjustment can be expected. A high-performance optical circuit with excellent long-term stability can be realized.
[0061]
  Next, the present inventionFirstThe waveguide manufacturing method in the reference example will be briefly described with reference to FIG.
[0062]
First, SiO 2 is deposited on the silicon substrate 51 by flame deposition.₂On the lower clad glass soot 52 mainly deposited with GeO,₂5 is deposited (step (A) in FIG. 5).
[0063]
Then, glass transparency is performed at a high temperature of 1000 ° C. or higher. At this time, the glass is deposited so that the lower clad glass layer 54 and the core glass 55 have the designed thickness (step (B) in FIG. 5).
[0064]
Subsequently, an etching mask 56 is formed on the core glass 55 using a photolithography technique (step (C) in FIG. 5), and the core glass 55 is patterned by reactive ion etching ((D) in FIG. 5). Process).
[0065]
After removing the etching mask 56, the upper cladding glass 57 is formed again on the patterned core glass 55 by the flame deposition method. At that time, the upper cladding glass 57 has B₂O₃And P₂O₅The dopant is added to lower the glass transition temperature so that the upper cladding glass 57 sufficiently enters the respective core glasses 55 and the narrow gaps between the core glasses 55 ((E) in FIG. 5). Process).
[0066]
(Second reference example)
  6 to 9 show the present invention.Second reference exampleIndicates. The state of refractive index change when the heat treatment region 62 having a width of 50 μm and a length of 4 mm with respect to the optical waveguide 64 shown in FIG. 6 is heat-treated at the heating power P1 until the heating time T1 = T seconds is shown in FIG. Shown in a). The solid curve in the figure shows the change in effective refractive index with respect to the standardized heating time for the TE polarized light and the broken curve for the TM polarized light. Here, the same heat treatment region 62 was further heat-treated with the heating power P2 until the heating time T2 = T seconds. Then, the way of changing the effective refractive index with respect to the polarized light became different (see FIG. 7B). Thus, even in the same heat treatment region, by changing the heating power, it is possible to change the way of changing the birefringence, so if this new phenomenon is used, even in the same heat treatment region, Not only the effective refractive index but also the birefringence can be adjusted simultaneously.
[0067]
Next, a specific method will be described.
[0068]
The optical path length to be adjusted is NL for TE polarized light and TM polarized light, respectively._TE, NL_TMThe average value of both (NL_TE+ NL_TM) / 2 and the difference between them (NL_TE-NL_TM) Can be eliminated at the same time by adjusting the optical path length so that both are zero.
[0069]
The effective refractive index of TE-polarized light and TM-polarized light is δn in the heat treatment region of length Lmm, respectively._TM, Δn_TEWhen it is changed, assuming that the average value of the refractive index change amount for the TE-polarized light and the refractive index change amount for the TM-polarized light in the heat treatment region is δn and the difference between the birefringence change amounts is δb,
[0070]
[Equation 9]

[0071]
It is. When this refractive index difference change occurs at the heating power P and the heating time T, the proportionality coefficient C (P, T) is defined as follows.
δbL = C (P, T) δnL
Hereinafter, the average value of the refractive index change amount when the heat treatment is performed under the heating conditions (Pi, Ti) is represented by δn._i, The difference in the optical path length change amount is δb_iThe proportionality coefficient is C (Pi, Ti).
[0072]
After the heat treatment of the region of length L1 with the heating condition values (P1, T1) and the heat treatment of the region of length L2 with the different heating conditions (P2, T2), If ΔNL and the total difference in optical path length change amount are ΔBL,
[0073]
[Expression 10]

[0074]
It is. Where length L₁Area and length L₂These regions may be independent or overlapping.
[0075]
If C (P1, T1) ≠ C (P2, T2), δn that realizes arbitrarily given ΔNL and ΔBL₁And δn₂Exists. That is, if the optical circuit is adjusted under a heating condition that satisfies the equations (9) and (10), the polarization dependence and the shift of the center wavelength can be eliminated freely and simultaneously.
[0076]
As a specific example, a case where the waveform of an asymmetric Mach-Zehnder interferometer (see FIG. 8A) is adjusted will be described. The amount of adjustment for each of TE polarized light and TM polarized light is Δλ._TE= 0.8 nm, Δλ_TM= 1.0 nm, and the refractive index adjustment amount of the heat treatment region having a lateral width of 50 μm and a length of Lmm is converted into Δn · L using equation (8)._TE= 1.6 μm, Δn · L_TM= 2.0 μm. Therefore, the heating powers P1 and P2 and the heating times T1 and T2 that satisfy ΔNL = 1.8 μm and ΔBL = 0.4 μm may be obtained.
[0077]
The average effective refractive index variation δn after the heat treatment is performed on the refractive index variation shown in FIGS. 7A and 7B under the first condition value.₁, And birefringence variation δb₁In addition, the average effective refractive index change amount δn after the heat treatment under the first and second condition values₂, And birefringence variation δb₂9 (a) and 9 (b), respectively. After the heat treatment region 82 having a lateral width of 50 μm and a length of 12 mm in FIG. 8B is heated under the first condition values (heating power P1, heating time T1 = 1.0 T), the same heat treatment region 82 is changed to the first heat treatment region 82. As a result of heat treatment with the condition values of 2 (heating power P2, heating time T2 = 0.8T), the optical path length changes of ΔNL and ΔBL were obtained, and the optical characteristics were adjusted.
[0078]
In the method described here, two types of heating powers having different ways of changing the birefringence heating time are used, but two types of heating times having different ways of changing the birefringent heating power may be used. Of course, three or more condition values may be used. That is, conventionally, one of the heating power or the heating time is fixed to a certain heat treatment region. On the other hand, the adjustment method of the present invention is characterized in that the effective refractive index is changed by changing both the heating power and the heating time within a certain heat treatment region.
[0079]
Further, for example, the heat treatment power may be divided into a plurality for fine adjustment, and as described in FIG. 4, the first condition value is divided into n1 pieces for a total of T1 seconds, and the second condition value is further set. It may be divided into n2 pieces and repeatedly heat-treated for a total of T2 seconds. In the adjustment of the present embodiment, the same heat treatment region is used with the first and second condition values (FIG. 8B). For example, the heat treatment region 82 is heated by 83 heat treatment regions A and 84. The process area B is divided into two (FIG. 8C), the heat treatment area 83 (A) is heat-treated only with the Ath condition value, and the heat treatment area 84 (B) is the Ath condition value. And you may heat-process by the B condition value different from Ath.
[0080]
Thus, since the refractive index can be changed by an arbitrary amount for each of the TE-polarized light and the TM-polarized light using the same heat treatment region, the optical circuit becomes small. Further, even when a local heating method using a thin film heater is used, it is not necessary to increase the heat treatment area as shown in FIG. Therefore, if this embodiment is used, a small and high-performance optical circuit can be realized.
[0081]
(No.1Embodiment)
  Next, referring to FIGS.1The embodiment will be described. FIG. 10A shows a state of refractive index change when the heat treatment region 62 having a width of 50 μm and a length of 4 mm shown in FIG. 6 is heat-treated for a heating time T seconds with the heating power P1. From this figure, it can be seen that with this condition value, the amount of change in the effective refractive index with respect to polarized light is substantially equal to the heating time. Here, the same heat treatment region 62 was further heat-treated with the heating power P2 until the heating time T seconds. Then, the way of changing the effective refractive index with respect to the polarized light became different (see FIG. 10B).
[0082]
The average effective refractive index change amount δn1 and birefringence change amount δb after the refractive index change amount is heat-treated with the first condition value.₁In addition, the average effective refractive index change amount δn after the heat treatment under the first and second condition values₂, And birefringence variation δb₂These are shown in FIGS. 11A and 11B. When the heat treatment is performed with the heating power P1, the birefringence (δb in FIG.₁) Is almost unchanged and the average effective refractive index (δn in FIG.₁) Changes, and when the heat treatment is performed with the heating power P2, the average effective refractive index (δn in FIG. 11A) is determined for the heating time in the section from 0.4T to 1T.₂) Is almost unchanged and birefringence (δb in FIG.₂) Changes mainly. If such a condition value is used, only one of the effective refractive index and the birefringence can be changed in the same heat treatment region. Therefore, the refractive index of each of the TE polarized light and the TM polarized light can be finely adjusted by an arbitrary amount and the heating time. However, it becomes possible to adjust precisely.
[0083]
  As a specific example, an example of adjusting the waveform in FIG. The aboveSecond reference exampleAs for the adjustment amount around the length Lmm, the average value of the optical path length difference change due to the effective refractive index change is ΔNL = 1.8 μm, and the optical path length difference change due to the birefringence change is ΔBL = 0.4 μm. .
[0084]
First, when the heat treatment region 122 ((a) in FIG. 13) having a width of 50 μm and a length L1 = 20 mm is heat-treated with the first condition values (heating power P1, heating time T1 = 0.8T), the effective refractive index is obtained. The optical path length is δn₁L₁= Changed by 1.0 μm. The waveform after the heat treatment with the first condition value is shown in FIG.
[0085]
Next, the heat treatment region 124 (FIG. 13B) having a width of 50 μm and a length L2 = 4 mm partially overlapping with the heat treatment region 122 is changed to the second condition value (heating power P2, heating time T2 = 0. 5T), the optical path length difference is δb due to the change in birefringence.₂L₂= 0.4 μm, and the average value of the optical path length change due to the effective refractive index change is δn independent of the heating time.₂L₂= Changed by 0.8 μm. Accordingly, since the average value of the change in optical path length is changed by ΔNL = 1.8 μm in total, ΔNL and ΔBL can be adjusted. The waveform after the heat treatment with the second condition value is shown in FIG.
[0086]
Of course, the heat treatment region 122 is divided into two parts A and B from the beginning (FIG. 13B), the heat treatment region 123 (A) is heat treated only with the first condition value, and the heat treatment region 124 is obtained. (B) may be heat-treated with the first and second condition values.
[0087]
  The above method isSecond reference exampleThis is equivalent to the adjustment using the expressions (9) and (10) of ΔNL and ΔBL described in the above. Since the birefringence does not change at the heating power P1, since C (P1) = 0 and δn (P2) = constant at the heating time T2 ≧ 0.4T, the equations (9) and (10) are
[0088]
## EQU11 ##

[0089]
It can be seen that the adjustment is very easy.
[0090]
Here, first, after the heat treatment with the heating power whose effective refractive index mainly changes with respect to the heating time, the average value of the effective refractive index hardly changes with respect to the heating time in the section from 0.4T to 1T. Although the case where the heat treatment is performed with the heating power that mainly changes the birefringence has been described, the condition values that the birefringence mainly changes are used first in order, and then the condition values that the effective refractive index mainly changes. It can also be adjusted using.
[0091]
Further, as shown in FIG. 11B, the birefringence (δb) with respect to the heating time under the condition value where the average value of the effective refractive index does not change.₂) Once increases and then decreases after 0.5T, so that when the birefringence value is changed too much, the refractive index can be returned and finely adjusted. Furthermore, in this embodiment, the condition value having a section in which the effective refractive index or birefringence hardly changes with respect to the heating time is used, but conversely, the section in which the effective refractive index or birefringence hardly changes with respect to the heating power is used. The same adjustment can be made by using the condition values.
[0092]
(No.2Embodiment)
  First of the present invention2This embodiment is shown in FIG. In this embodiment, as an example of the birefringence changing method, a heat treatment region offset asymmetrically when viewed from directly above the waveguide is used (see FIG. 19B). 14A and 14B show the effective refractive index variation with respect to the waveguide offset position in the heat treatment region and the birefringence when heat treatment is performed with the condition value 1 (heating power P1, heating time 0.7T). Indicates the amount of change. Since the amount of change in birefringence ΔB increases as the position of the heat treatment region is moved away from the center of the waveguide, the position of the heat treatment region may be changed according to the birefringence value to be changed.
[0093]
Here, the adjustment method of the present embodiment will be specifically described with reference to the waveforms in FIG. First, birefringence is adjusted. For example, λc = 1.6 μm, FSR = 0.8 nm, λc_TM= 1.0 nm, λc_TE= 0.8nm if λc_TM-Λc_TE= 0.2 nm. If the optical path length difference is changed by Δn · L = 0.4 μm using the equation (7), the center wavelengths of the TE polarized light and the TM polarized light can be matched. Therefore, in order to change Δn · L = 0.4 μm, the heat treatment region 142 having a lateral width of 50 μm and a length of 40 mm centering on a position shifted by 40% from the waveguide, for example, from FIG. What is necessary is just to heat-process with a value (heating power P1, heating time T1 = 0.7T). FIG. 2B shows the wavelength dependence of the optical characteristics after the heat treatment is performed according to the first condition value. From this figure, it can be seen that the birefringence was adjusted and the polarization dependence was eliminated.
[0094]
Next, the effective refractive index is adjusted. As shown in FIG. 2B, if Δλ = 0.6 nm, Δn · L = 1.2 μm may be changed. Accordingly, from the condition value of FIG. 18 in which the change amount of the effective refractive index with respect to the polarization is substantially equal, for example, the heat treatment region 143 having a width of 50 μm and a length of 20 mm centered on the position immediately above the waveguide is set to the second condition value (heating power). Heat treatment may be performed according to P2 = P1 and heating time T2 = 0.8T. Here, a region that partially overlaps the heat treatment region 142 is set as the heat treatment region 143 in FIG. The wavelength dependence of the optical properties after the heat treatment is shown in FIG.
[0095]
If the heat treatment region is changed as in the present embodiment described above, the amount of change in effective refractive index with respect to polarized light can be made different, so that both the effective refractive index and birefringence can be adjusted. Further, as shown in FIG. 14C, in the present embodiment, since the heat treatment regions 142 and 143 that partially overlap each other are used, the length of the heat treatment region is conventionally required to be about 60 to 140 mm. What is suppressed (see FIG. 20) is about 40 mm, and the waveguide interferometer can be greatly reduced in size.
[0096]
In the above example, it is not necessary to use different heating power values for the first and second condition values, but of course, as described in FIG. 1 and FIG. Alternatively, the heat treatment may be performed by dividing the heating time into a plurality of times under a certain heating power. By doing so, since the refractive index can be further greatly changed, the optical circuit can be made smaller, and precise and highly reliable adjustment can be achieved.
[0097]
In the above example, the method of giving the position offsets 154 and 155 to the waveguide 153 in FIG. 15A as the partially overlapping heat treatment region 156 has been described. Of course, FIG. As shown, 158 and 159 having different heat treatment region shapes may be used.
[0098]
(No.3Embodiment)
  Next, the first of the present invention3In the embodiment, a case where the present invention is applied only to adjustment of birefringence will be described.
[0099]
In the embodiment of the present invention described so far, both the effective refractive index and the birefringence are adjusted by repeatedly performing the heat treatment on the same heat treatment region or a partially overlapping heat treatment region a plurality of times. However, it is also effective when the adjustment method of the present invention is applied only to birefringence adjustment.
[0100]
  For example,First and second reference examplesAs described above, birefringence may be changed in the same heat treatment region by using the heat treatment method described with reference to FIGS. As shown in (a) of FIG. 3 and (b) of FIG. 9, birefringence can be changed by an arbitrary amount by adjusting using a plurality of heating powers. This makes it possible to change the birefringence more greatly than in the case of using a single heating power as in the prior art, so that the heat treatment area can be made smaller, and the birefringence can be finely adjusted by adjusting the heating time. Is possible.
[0101]
  For adjusting the birefringence, for example, the first1The heat treatment may be performed under the condition including the condition value that does not change the average value of the effective refractive index with respect to the polarized light described in the embodiment. In the condition value shown in FIG. 11B, the birefringence can be mainly changed, and the condition value for reducing the birefringence is included, so that the birefringence can be finely adjusted.
[0102]
  Also, for example,2In the method of providing the waveguide offset position to the heat treatment region described in the embodiment, if the heat treatment is performed a plurality of times while giving the offset (see FIG. 15A), the length of the heat treatment region is increased. The birefringence can be changed without any change. Further, heat treatment may be performed a plurality of times while using heat treatment regions having different shapes (see FIG. 15B).
[0103]
Of course, as shown in FIG. 15C, after the heat treatment region 156 is repeatedly heat-treated a plurality of times by any one of the above methods of FIG. 15A or FIG. The heat treatment region 157 may be heat-treated using a condition in which the rate of change in rate is substantially equal.
[0104]
Further, for example, it is known that the effective refractive index changes when the temperature of the planar substrate is changed or when the strain is applied to the substrate. Therefore, after adjusting birefringence first in the heat treatment region 156 using the adjustment method of the present embodiment, the central wavelength is adjusted by adjusting the temperature of the flat substrate using, for example, a Peltier element or adjusting the stress applied to the substrate. May be adjusted.
[0105]
As described above, in the present embodiment, birefringence can be changed more greatly and fine adjustment can be easily performed by repeatedly performing heat treatment on the same heat treatment region or partially overlapping heat treatment regions a plurality of times. is there.
[0106]
(Other embodiments)
As described above, the adjustment method of the present invention is characterized in that the same heat treatment region or a partially overlapping heat treatment region is heat-treated a plurality of times, but the interval of the heat treatment can be arbitrarily set. In addition, although the heat treatment region is exemplified as a rectangle having a width of 50 μm, the adjustment method of the present invention does not depend on the shape of the heat treatment region.
[0107]
Further, in order to explain the adjustment method of the present invention in a simple manner, in each embodiment, an example of adjusting the refractive index of an asymmetric Mach-Zehnder interferometer has been shown. However, this adjustment method includes, for example, a symmetric Mach-Zehnder interferometer, a lattice interferometer filter, and an array. The present invention can be applied to any waveguide interferometer such as a waveguide interferometer filter, a transversal interferometer filter, a Michelson interferometer filter, a Fabry-Perot interferometer filter, and a ring interferometer filter. For example, the present invention can also be applied to an optical circuit in which these waveguide interferometers are combined, such as a gate switch in which a plurality of symmetrical Mach-Zehnder interferometers are connected.
[0108]
Further, in each of the embodiments of the present invention, the optical characteristic is described by specifying the wavelength dependency of the light transmittance. However, the optical characteristic includes the switching power dependency of the light transmittance as in an optical switch, for example. . Furthermore, the birefringence is adjusted so that the optical characteristics of the asymmetric Mach-Zehnder interferometer are polarization independent so that the optical path length difference of the interferometer is an even multiple of 1/2 of the optical wavelength used for the TE polarized light and the TM polarized light. However, using this adjustment method, adjustment is made so that the optical path length difference of the interferometer is an odd multiple of 1/2 of the optical wavelength used for the TE polarized light and TM polarized light. You can also
[0109]
In each embodiment of the present invention, a method using mainly light irradiation such as laser irradiation or a method using a thin film heater formed on an optical waveguide is assumed as a means of local heating. The processing means is not limited to these. Further, after the heat treatment using the thin film heater, the thin film heater may be removed from the substrate. Furthermore, a plurality of heat treatment means may be combined.
[0110]
Moreover, you may use the marker for showing a heat processing area | region. As an example, a marker 163 drawn perpendicularly to the heat treatment region 162 as shown in FIG. 16A or a parallel drawing to the heat treatment region 162 as shown in FIG. The marked marker 163 may be used. Of course, the marker is not limited to these shapes and positions. In addition, the marker may be built on the substrate, or may be written on the substrate using a laser or the like, for example.
[0111]
In each of the embodiments of the present invention described above, an example in which a silica-based glass waveguide on a silicon substrate is mainly used is shown. However, the present invention is not limited to any material.
[0112]
  In addition, in each embodiment of this invention mentioned above, the specific numerical example of heating power P1, P2 is not described. This is because the heating power to be used and the amount of change in the refractive index change depending on the material and shape. However, for reference, an example of wattage using a thin film heater is as follows.
・First reference example      P1 = 8W (Watt), P2 = 9W in FIG.
・Second reference example      In FIG. 7, P1 = 6W, P2 = 7W
・ No.1Embodiment P1 = 5W in FIG. 10, P2 = 10W
・ No.2Embodiment P1 = 5W in FIG.
Conventional example P0 = 5W in FIG.
Of course, these numerical values are only examples, and the present invention is not limited thereto.
[0113]
【The invention's effect】
  As explained above, according to the present invention, the same heat treatment region or a partially overlapping heat treatment regionOn the other hand, the condition value includes at least two types of heating power.More than onceofHeat treatmentTheTo doSince effective refractive index and birefringence can be adjusted at the same time, and a large change in effective refractive index and birefringence can be obtained compared to heat treatment with the same power.,It is possible to reduce the heat treatment areaBecome. Also,DifferentHeating powerRepeat the same heat treatment region multiple times under multiple heat treatment conditionsHeat treatmentBy, Precise refractive indexAnd expensivereliabilitysoCan be adjustedThe
[0114]
In addition, according to the present invention, the effective refractive index and the birefringence can be adjusted, respectively, by including condition values that differ in how the effective refractive index changes with respect to polarized light.
[0115]
Furthermore, according to the present invention, since the same heat treatment region or partially overlapping heat treatment regions are used, the size of the circuit is not increased, and thus a small optical circuit having good optical characteristics can be realized. Cost reduction can be expected.
[0116]
Furthermore, according to the present invention, since the method of the present invention can be applied to any waveguide interferometer, it is possible to realize a small optical component having good optical characteristics with low loss and excellent long-term reliability. It will be a promising tool.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionFirstIt is process drawing which shows the adjustment method using the several different heating power in a reference example.
FIG. 2 of the present inventionFirstThe waveform change by the adjustment method in the reference example is shown. Here, the horizontal axis is the relative value of the wavelength, and the vertical axis is the transmittance. For simplicity, only the waveform for one period is shown. (B) is a line graph showing optical characteristics after birefringence adjustment, and (c) is a center wavelength adjustment by adjusting the effective refractive index. It is a line graph which shows a later optical characteristic.
FIG. 3 of the present inventionFirstIn the adjustment method in the reference example, (a) is a heat treatment with a first condition value (heating power P1, heating time T1), and then a second condition value (heating with a heating power different from the first condition value). The line graph which shows the mode of birefringence change at the time of heat processing by the power P2 and the heat time T2), (b) is a typical top view which shows an asymmetric Mach-Zehnder interferometer and its heat processing area | region.
FIG. 4 of the present inventionFirstIn the adjustment method in a reference example, it is explanatory drawing which shows the case where a heating time is divided | segmented by a certain condition value.
FIG. 5 shows the present invention.FirstIt is a longitudinal cross-sectional view which shows the waveguide preparation methods in a reference example.
FIG. 6 of the present inventionSecond reference example(A) is a schematic plan view showing a heat treatment region of an asymmetric Mach-Zehnder interferometer, and (b) is an enlarged schematic plan view showing a heat treatment region having a lateral width of 50 μm and a length of 4 mm on the waveguide. is there.
[Fig. 7] of the present invention.Second reference example(A) is a line graph showing a change in effective refractive index when the heat treatment is performed up to the heating time T1 = T seconds at the heating power P1, and (b) is heated at the heating power P1 for T1 = T seconds. It is a line graph which shows the mode of an effective refractive index at the time of heat-processing to heating time T2 = T second by heating power P2 (P2 <= P1) after that.
[Fig. 8] of the present inventionSecond reference example(A) is a line graph showing the initial optical characteristics of the asymmetric Mach-Zehnder interferometer, (b) is a schematic plan view showing the heat treatment region 82 on the arm waveguide 86 of the asymmetric Mach-Zehnder interferometer, (c) ) Is a schematic plan view showing an example in which the heat treatment region 82 is divided into 83 and 84 heat treatment regions A and B. FIG.
FIG. 9 shows the present invention.Second reference exampleIn the adjustment method in, when the heat treatment is performed with the first condition value (heating power P1, heating time T1) and after the heat treatment with the first condition value, the second condition value (heating power P2, heating time) Each (a) at the time of heat treatment in T2) is a line graph showing a state of average effective refractive index change, and (b) is a line graph showing a state of birefringence change.
FIG. 10 shows the first of the present invention.1In the adjustment method according to the embodiment, (a) is a line graph showing a change in effective refractive index when heat treatment is performed up to a heating time T1 = T seconds with a heating power P1, and (b) is a heating power P1 with T1 = T. It is a line graph which shows the mode of the effective refractive index change at the time of further heat-processing to heating time T2 = T second by heating power P2 (P2 <= P1) after heating for 2 seconds.
FIG. 11 shows the first of the present invention.1In the adjustment method according to the embodiment, when the heat treatment is performed with the first condition value (heating power P1, heating time T1), and after the heat treatment with the first condition value, the second condition value (heating power P2 , (A) is a line graph showing the average effective refractive index change, and (b) is a line graph showing the birefringence change.
FIG. 12 shows the first of the present invention.1In this embodiment, the waveform changes by the adjustment method, where the horizontal axis is the relative value of the wavelength and the vertical axis is the transmittance. For simplicity, only the waveform for one period is shown. Line graph showing how the center wavelengths of TE polarized light and TM polarized light are shifted due to polarization dependence, (b) is a line graph showing optical characteristics after heat treatment according to the first condition value, and (c) is the second graph. It is a line graph which shows the optical characteristic after the heat processing by the condition values.
FIG. 13 shows the first of the present invention.1In the embodiment, (a) on the arm waveguide 126 of the asymmetric Mach-Zehnder interferometer is a schematic plan view showing the heat treatment region 122 (heat treatment region A + B), and (b) is one of 123 heat treatment regions A and 124. 3 is a schematic plan view showing a heat treatment region B. FIG.
FIG. 14 shows the first of the present invention.2In the adjustment method in the embodiment, (a) is a line graph showing the effective refractive index change amount with respect to the waveguide offset position in the heat treatment region, and (b) shows the birefringence change amount with respect to the waveguide offset position in the heat treatment region. A line graph (c) is a schematic plan view showing the heat-treated regions 142 and 143 partially overlapping on the arm waveguide 146 of the asymmetric Mach-Zehnder interferometer.
FIG. 15 shows the first of the present invention.3In the heat treatment region of the adjustment method in the embodiment, in the heat treatment region that partially overlaps, (a) is an enlarged schematic plan view showing a case where the waveguide offset position is different, and (b) is the shape of the heat treatment region. As a different example, an enlarged schematic plan view showing a case where regions having different widths are used, and (c) is a schematic plan view showing a heat treatment region on an arm waveguide of an asymmetric Mach-Zehnder interferometer.
16A is a schematic plan view showing a marker drawn perpendicularly to a heat treatment region, and FIG. 16B is a heat treatment region in an example of a marker in laser irradiation according to another embodiment of the present invention. It is a typical top view which shows the marker pulled in parallel with.
17A is a schematic plan view showing a circuit configuration of a conventional asymmetric Mach-Zehnder interferometer, FIG. 17B is a line graph showing optical characteristics of output circle 1 and output circle 2, and FIG. 17C is an output circle 1; 5 is a line graph showing optical characteristics of TE polarized light and TM polarized light emitted from the light source.
FIG. 18 is a line graph showing a change in an effective refractive index change amount with respect to a normalized heating time when heat treatment is performed with a heating power P0 in a conventional adjustment method.
19A and 19B are diagrams for explaining a method of changing birefringence by applying a conventional technique, in which FIG. 19A is a schematic plan view showing a state in which the lateral width of a heat treatment region is changed, and FIG. It is sectional drawing which shows a mode that it offset asymmetrically when especially seeing the heat processing area | region from right above with respect to a waveguide.
FIG. 20 is a schematic plan view showing a heat treatment region necessary for adjusting the effective refractive index and birefringence, respectively, regarding the heat treatment region when the refractive index is adjusted using a conventional technique; ) Is a schematic plan view showing a heat treatment region required when a local heat treatment method using a thin film heater is used.
[Explanation of symbols]
31, 61, 81, 121, 141 Optical coupling / branching means
151, 161, 171, 201 Optical coupling / branching means
32, 63, 85, 125, 145 First arm waveguide
152, 164, 172 First arm waveguide
33, 64, 86, 126, 146 Second arm waveguide
153, 165, 173 Second arm waveguide
36, 62 Heat treatment area with a width of 50 μm and a length of 4 mm
37, 122, 143 Heat treatment region having a width of 50 μm and a length of 20 mm
51, 191 substrate
52 Lower Clad Glass Soot
53 Core Glass Soot
54, 194 Lower clad glass
55 Core glass
56 Etching mask
57, 195 Upper clad glass
192 core
82 Heat treatment area with width of 50μm and length of 12mm
83, 123 A-th heat treatment region
84, 124 B-th heat treatment region
142, 205 Heat treatment region provided with waveguide offset position 40%
154 Heat treatment area with width w
155, 193, 203 Heat treatment region having waveguide offset position
156 Heat treatment region for adjusting birefringence
157, 202 Heat treatment region for adjusting the effective refractive index
158 Heat treatment area with width w1
159 Heat treatment area with width w2
162, 196 Heat treatment area
163 Marker
204 Heat treatment region provided with waveguide offset position 20%
206 Heat treatment region provided with 60% waveguide offset position

Claims (7)

A waveguide interferometer for a waveguide type optical circuit including a waveguide type interferometer formed on a flat substrate by a core portion through which light propagates and a cladding portion having a refractive index lower than that of the core portion. A method of permanently adjusting the optical path length of the waveguide interferometer by a heat treatment process in which the optical waveguide contained therein is locally heated in the vicinity of the core portion to change the effective refractive index of the optical waveguide. Because
The heat treatment step is specified by a condition value consisting of heating power and heating time,
After heat treatment with the first condition value (heating power P1, heating time T1 seconds), the m-th (m is an integer of 2 or more) condition values (heating power Pm, heating time Tm) for the same heat treatment region. Multiple steps of heat treatment is performed until
In the heat treatment step, the heat treatment is performed with a condition value of the heating power such that the average value of the change in refractive index with respect to the first polarization and the change in refractive index with respect to the second polarization is a constant value with respect to the heating time. And a polarization-independent heat treatment step for performing heat treatment with a heating power condition value such that the amount of change in effective refractive index due to the heat treatment does not depend on the polarization. Method for adjusting a waveguide type optical circuit. The waveguide-type interference is applied to a waveguide-type optical circuit including a waveguide-type interferometer formed on a flat substrate and a core portion through which light propagates and a cladding portion having a refractive index lower than that of the core portion. The optical path length of the waveguide interferometer is permanently adjusted by a heat treatment process that changes the effective refractive index of the optical waveguide by locally heating the optical waveguide included in the meter near the core. In the method
The heat treatment step is specified by a condition value consisting of heating power and heating time,
After heat-treating a certain heat-treated region with a first condition value (heating power P1, heating time T1 seconds), the m-th (m) is further applied to one or more heat-treated regions partially overlapping with the heat-treated region. Is an integer greater than or equal to 2), and heat treatment in a plurality of steps is performed up to a condition value (heating power Pm, heating time Tm seconds),
In the heat treatment step, the heat treatment is performed with a condition value of the heating power such that the average value of the change in refractive index with respect to the first polarization and the change in refractive index with respect to the second polarization is a constant value with respect to the heating time. And a polarization-independent heat treatment step for performing heat treatment with a heating power condition value such that the amount of change in effective refractive index due to the heat treatment does not depend on the polarization. Method for adjusting a waveguide type optical circuit. 3. The method for adjusting a waveguide type optical circuit according to claim 1, wherein a thin film heater is used as the local heating means for locally heating. 3. The method of adjusting a waveguide type optical circuit according to claim 1, wherein light irradiation is used as the local heating means for locally heating. The waveguide interferometer, one or more and the wavelength division unit, guide according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it consists of a plurality of optical waveguides connected to said optical coupling bifurcation Method for adjusting a waveguide type optical circuit. The planar substrate is made of silicon or quartz glass,
Adjustment method of waveguide-type optical circuit according to any one of claims 1 5, characterized in that the optical waveguide is made of silica glass. A waveguide type optical circuit including a waveguide type interferometer formed on a planar substrate from a core part through which light propagates and a clad part having a refractive index lower than that of the core part,
Using the adjustment method according to any one of claims 1 to 6, wherein the waveguide interferometer waveguide type optical circuit light path length, characterized in that it is adjusted permanently in.

Images