JP4413364B2 - 平面光導波回路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、光通信等に使用されるアレイ導波路型回折格子の平面光導波回路およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信においては、その伝送容量を飛躍的に増加させる方法として、光波長多重通信の研究開発が盛んに行なわれ、実用化が進みつつある。光波長多重通信は、例えば互いに異なる波長を有する複数の光を波長多重化して伝送させるものであり、このような光波長多重通信のシステムにおいては、伝送される複数の光から、光受信側で波長ごとの光を取り出すために、予め定められた波長の光のみを透過する光透過素子等を、システム内に設けることが不可欠である。
【０００３】
光透過素子の一例として、例えば図７に示すような、平面光導波回路としてのアレイ導波路型回折格子(ＡＷＧ；Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ)がある。アレイ導波路型回折格子は、シリコン等の基板１１上に、同図に示すような導波路構成を形成したものであり、この導波路構成は、１本以上の並設された光入力導波路１２の出射側に、第１のスラブ導波路１３が接続され、該第１のスラブ導波路１３の出射側には、複数の並設されたアレイ導波路１４が接続され、該複数のアレイ導波路１４の出射側には第２のスラブ導波路１５が接続され、該第２のスラブ導波路１５の出射側には複数の並設された光出力導波路１６が接続されて形成されている。
【０００４】
前記アレイ導波路１４は、第１のスラブ導波路１３から導出された光を伝搬するものであり、互いに異なる長さに形成されている。なお、光入力導波路１２や光出力導波路１６は、例えばアレイ導波路型回折格子によって分波される互いに異なる波長の信号光の数に対応させて設けられるものであり、アレイ導波路１４は、通常、例えば１００本といったように多数設けられるが、同図においては、図の簡略化のために、これらの各導波路１２，１４，１６の本数を簡略的に示してある。
【０００５】
光入力導波路１２には、例えば送信側の光ファイバが接続されて、波長多重光が導入されるようになっており、光入力導波路１２を通って第１のスラブ導波路１３に導入された光は、その回折効果によって広がって複数の各アレイ導波路１４に入射し、各アレイ導波路１４を伝搬する。
【０００６】
この各アレイ導波路１４を伝搬した光は、第２のスラブ導波路１５に達し、さらに、光出力導波路１６に集光されて出力されるが、各アレイ導波路１４の長さが互いに異なることから、各アレイ型導波路１４を伝搬した後に個々の光の位相にずれが生じ、このずれ量に応じて集束光の波面が傾き、この傾き角度により集光する位置が決まるため、波長の異なった光の集光位置は互いに異なることになり、その位置に光出力導波路１６を形成することによって、波長の異なった光を各波長ごとに異なる光出力導波路１６から出力できる。
【０００７】
例えば、同図に示すように、１本の光入力導波路１２から波長λ１，λ２，λ３，・・・λｎ(ｎは２以上の整数)の波長多重光を入力させると、これらの光は、第１のスラブ導波路１３で広げられ、アレイ導波路１４に到達し、第２のスラブ導波路１５を通って、前記の如く、波長によって異なる位置に集光され、互いに異なる光出力導波路１６に入射し、それぞれの光出力導波路１６を通って、光出力導波路１６の出射端から出力される。そして、各光出力導波路１６の出射端に光出力用の光ファイバを接続することにより、この光ファイバを介して、前記各波長の光が取り出される。
【０００８】
このアレイ型導波路回折格子においては、回折格子の波長分解能が回折格子を構成する各アレイ導波路１４の長さの差（ΔＬ）に比例するために、ΔＬを大きく設計することにより、従来の回折格子では実現できなかった波長間隔の狭い波長多重光の光合分波が可能となり、高密度の光波長多重通信の実現に必要とされている、複数の信号光の光合分波機能、すなわち、波長間隔が１ｎｍ以下の複数の光信号を分波または合波する機能を果たすことができる。
【０００９】
また、上記アレイ導波路回折格子において、各光出力導波路１６から出力される光の光透過特性（アレイ導波路回折格子の透過光強度の波長特性）は、各光透過中心波長（例えばλ１，λ２，λ３，・・・λｎ）を中心とし、それぞれの対応する光透過中心波長から波長がずれるにしたがって光透過率が小さくなる光透過特性を示す。
【００１０】
上記各光透過中心波長λ０は、アレイ導波路１４の等価屈折率ｎｃと、隣り合うアレイ導波路１４の長さの差ΔＬと、回折次数ｍとにより決定され、次式（１）により示されるものであり、したがって、１つの光出力導波路１６について、前記光透過特性を示す波長は１つとは限らず、設定される回折次数によって複数の中心波長が存在しうる。
【００１１】
λ０＝ｎｃΔＬ／ｍ・・・・・（１）
【００１２】
また、アレイ導波路回折格子は、光回路の相反性（可逆性）の原理を利用しているため、光分波器としての機能と共に、光合波器としての機能も有している。すなわち、図７とは逆に、各光出力導波路１６から互いに波長が異なる複数の光を入射させると、これらの光は、上記と逆の伝搬経路を通り、アレイ導波路１４によって合波され、１本の光入力導波路１２から出射される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アレイ導波路型回折格子は、その作製誤差により、光透過中心波長がグリッド波長等の設定波長からずれるので、この光透過中心波長のずれをアニール処理によって補正して設定波長とすることが、特願平１０−３４１１４６号に提案されている。この提案によれば、例えば７００℃〜８００℃といった高温の予め設定した設定温度雰囲気下にアレイ導波路型回折格子を置き、予め設定した設定時間経過させることにより、前記光透過中心波長のずれを補正することができる。
【００１４】
一方、上記のアレイ導波路回折格子は、元来、石英系ガラス材料を主とするために、この石英系ガラス材料の温度依存性に起因してアレイ導波路１４の等価屈折率ｎｃが変化し、アレイ導波路回折格子の前記光透過中心波長が温度に依存してシフトすることが問題となるので、この温度依存シフト性を抑制できるアレイ導波路回折格子が特願平１１−３７０４５７号に提案されている。この提案は未だ公開になっていないものであり、この提案のアレイ導波路回折格子の基本構成が図４に示されている。
【００１５】
同図に示すアレイ導波路回折格子は、基板１１上に石英系ガラスによって形成された導波路形成領域１０を形成している。導波路形成領域１０は従来例とほぼ同様の導波路構成を有している（図７では光入力導波路１２を複数本としたが図４では光入力導波路１２を１本としている）が、図４に示すアレイ導波路回折格子においては、第１のスラブ導波路１３が、第１のスラブ導波路１３を通る光の経路と交わる切断面８で切断分離されている。なお、光入力導波路１２の本数は特に限定されるものではなく、適宜設定されるものである。
【００１６】
切断面８は導波路形成領域１０の一端側（図の上端側）から導波路形成領域の途中部にかけて設けられており、この切断面８に連通させて、切断面８と直交する切断面１８が形成されている。
【００１７】
この提案のアレイ導波路型回折格子は、切断面８と切断面１８とによって、導波路形成領域１０を、一方側の分離スラブ導波路１３ａを含む第１の導波路形成領域１０ａと、他方側の分離スラブ導波路１３ｂを含む第２の導波路形成領域１０ｂとに切断分離しており、導波路形成部１０ｂの平面形状はＬ字形状と成している。
【００１８】
また、第１の導波路形成領域１０ａと第２の導波路形成領域とに跨る態様で、導波路形成領域１０および基板１１よりも熱膨張係数が大きいスライド移動部材１７が設けられており、スライド移動部材１７は、第１の導波路形成領域１０ａを、切断面８に沿って第２の導波路形成領域１０ｂに対して移動させる構成と成している。なお、スライド移動部材１７は、例えば熱膨張係数が１．６５×１０−５（１／Ｋ）の銅板により形成される。
【００１９】
スライド移動部材１７の下側には、破線の斜線で示す部位に半田３０が設けられ、この半田３０の下側には金属膜１が設けられており、金属膜１と半田３０とを介して、導波路形成領域１０ａ，１０ｂの固定用部位にスライド移動部材１７が固定されている。
【００２０】
この提案のアレイ導波路型回折格子を作製する際、まず、図５の（ａ）に示すように、基板１１上に従来のアレイ導波路型回折格子と同様の導波路構成を有する導波路形成領域１０を形成し、チップ化し（１つのアレイ導波路型回折格子に分離し）、次に、導波路形成領域１０の表面側に、同図の（ｂ）に示すようなレジストマスク４０の形成を行なう。なお、このレジストマスク４０の形成は、フォトリソグラフィーにより行なうものであり、まず、導波路形成領域１０の表面にレジストを塗布し、このレジストを予め定めた設定パターンに合わせて露光し、その後、現像することにより行なう。
【００２１】
そして、このレジストマスク４０を介して、導波路形成領域１０の表面側に、ＥＢ（電子ビーム）蒸着やスパッタリング等により、同図の（ｃ）に示すように金属膜１を形成する。なお、金属膜１は半田３０の下地になるものであり、図６の（ｂ）に示すような形状に、互いに間隔を介して形成される。その後、リフトオフを行なってレジストマスク４０を溶剤で剥離させ、除去し、図６の（ａ）、（ｂ）に示すように、金属膜１の間のＡに示す領域内に切断面１８を形成するアレイ導波路型回折格子の一次切断を行う。
【００２２】
次に、金属膜１の上に、Ｓｎ／Ｐｂ（６０％／４０％）半田３０（図６には図示せず）を配した後、図５の（ｄ）に示すように、スライド移動部材１７を配置した状態で半田３０を溶融させることにより、スライド移動部材１７を導波路形成領域１０に半田固定する（ロッド固定工程）。なお、半田３０の溶融は、ホットプレートによって半田３０のチップを溶融することにより行われる。前記金属膜１は、導波路形成領域１０の表面（ガラス面）と半田３０との密着性を上げるために設け、半田３０は金属膜１とスライド移動部材１７とを密着させるために設ける。
【００２３】
その後、図５の（ｅ）に示すように、ダイシングソー等によってアレイ導波路回折格子の二次切断を行ない、切断面８を形成する。切断面８は、図６の（ｄ）に示すように、第１のスラブ導波路１３を通る光の経路に交わるように形成することにより、図４に示したようなアレイ導波路型回折格子が形成される。なお、図６の（ｃ）の５０は、溝部を示している。
【００２４】
この提案のアレイ導波路型回折格子においては、図４に示すように、スライド移動部材１７によって第１の導波路形成領域１０ａを切断面８に沿って矢印Ｃ、Ｄ方向に移動することにより、アレイ導波路回折格子の各光透過中心波長の温度依存性を補償することができる。
【００２５】
しかも、スライド移動部材１７を、第１の導波路形成領域１０ａと第２の導波路形成領域１０ｂとに跨って設けることによって、導波路形成領域１０ａのスライド移動時に、導波路形成領域１０ａが前記ベースに対して上方側（ＸＹ平面に垂直なＺ軸方向）に変位しないようにできるし、装置構成を簡略化することができ、装置の低コスト化および製造歩留まりの向上を図ることができる。
【００２６】
この提案のアレイ導波路型回折格子は、上記優れた効果を奏することができるので、本発明者は、このアレイ導波路型回折格子の構成と、前記アニール処理により光透過中心波長ずれを補正する方法とを組み合わせれば、温度によらず、アレイ導波路型回折格子の各光透過中心波長を常にほぼ設定波長とすることができる優れたアレイ導波路型回折格子とすることができると考えた。
【００２７】
しかしながら、図４に示した提案のアレイ導波路型回折格子にアニール処理を施すと、前記高温の処理によって金属膜１の溶融や酸化劣化が生じるため、上記組み合わせを実現するためには、アレイ導波路型回折格子の作製において、金属膜１の作製前にアニール処理を施す必要があるが、従来は、図５の（ａ）に示した回路構成形成から、同図の（ｂ）に示した金属膜１の作製等の工程を経て、同図の（ｅ）に示したアレイ導波路回折格子の二次切断に至るまで、アレイ導波路型回折格子の作製装置によって一連して各工程を実施していたために、この一連の工程の途中にアニール処理の工程を割り込ませることは難しい。
【００２８】
そして、従来のアレイ導波路型回折格子への金属膜作製工程は、前記の如く、フォトリソグラフィーによるレジストマスクの形成、金属膜の蒸着又はスパッタリング、レジストマスクのリフトオフを行なうものであり、これらを自動的に行なう装置の構成は複雑となるために、仮に、図５の（ａ）に示したアレイ導波路型回折格子の回路構成作製後、チップ化、光透過中心波長の測定、アニール処理を行ない、その後、図５の（ｂ）で金属膜１を作製し、同図の（ｅ）に至るまでの工程を行なえる装置を新たに作ろうとすると、新たに作製する装置コストは非常に高くなる。
【００２９】
したがって、図４に示した提案のアレイ導波路型回折格子の構成と、前記アニール処理により光透過中心波長ずれを補正する方法とを組み合わせるために、本発明者は、装置コストが安く、簡単な操作で金属膜を作製できる金属膜作製方法を提案し、アニール処理と組み合わせることにより、温度によらず、アレイ導波路型回折格子の各光透過中心波長を常に設定波長とすることができるアレイ導波路型回折格子を提案することが重要であると考えた。
【００３０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、温度によらず光透過中心波長を常に設定波長にすることが可能なアレイ導波路型回折格子の平面光導波回路を作製できるようにする、平面光導波回路への金属膜の作製方法およびその方法を用いて作製した金属膜を備えた平面光導波回路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に、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は平面光導波回路の製造方法に関し、１本以上の並設された光入力導波路と、該光入力導波路の出射側に接続された第１のスラブ導波路と、該第１のスラブ導波路の出射側に接続されて該第１のスラブ導波路から導出された光を伝搬する互いに異なる長さの複数の並設されたアレイ導波路と、該複数のアレイ導波路の出射側に接続された第２のスラブ導波路と、該第２のスラブ導波路の出射側に接続された複数の並設された光出力導波路とを有するアレイ導波路型回折格子の導波路を基板上に形成する工程と、当該工程の後にアレイ導波路型回折格子の導波路が形成された基板をアニール処理する工程と、然る後に、前記第１のスラブ導波路と第２のスラブ導波路の少なくとも一方の切断対象のスラブ導波路側において、前記アレイ導波路型回折格子の導波路が形成されていない基板面部分に前記切断対象のスラブ導波路を通る光の進行方向とは交差する方向に間隔を介してそれぞれ金属膜を作製する工程と、前記間隔を介して形成された金属膜間の前記アレイ導波路型回折格子の導波路が形成されていない基板面部分に基板端面側から前記切断対象のスラブ導波路内の光の進行方向に該切断対象のスラブ導波路の形成領域の深さまで切り込んだ一次切断を行う工程と、前記基板およびアレイ導波路型回折格子の導波路よりも熱膨張係数の大きいスライド部材を前記一次切断の切断ラインに跨る態様で配置し、かつ該スライド部材の両端側に対応する位置に作製された前記金属膜に半田を介して接続固定する工程と、当該工程後に前記一次切断の切り込み端面とは異なる基板の端面側から前記切断対象のスラブ導波路内の光の進行方向とは交差する方向に前記一次切断の切断ラインに達する二次切断を行って切断対象のスラブ導波路を切断分離する工程とを有し、前記金属膜を作製する工程は、基板面に作製する金属膜形状とほぼ同一形状の穴を有するマスクを用意し、該マスクの穴を前記金属膜の作製部位に対応させて前記マスクを配置し、蒸着により該金属膜の作製部位に金属膜を作製することと成し、前記スライド部材が温度変化に応じて伸縮することによって、切断対象のスラブ導波路の切断分離された一方側の分離スラブ導波路が他方側の分離スラブ導波路に対して前記二次切断の切断面に沿ってスライド移動して前記アレイ導波路型回折格子の各光透過中心波長の温度依存性が補償される構成をもって課題を解決する手段としている。
【００３３】
さらに、第２の発明は、平面光導波回路に関し、１本以上の並設された光入力導波路と、該光入力導波路の出射側に接続された第１のスラブ導波路と、該第１のスラブ導波路の出射側に接続されて該第１のスラブ導波路から導出された光を伝搬する互いに異なる長さの複数の並設されたアレイ導波路と、該複数のアレイ導波路の出射側に接続された第２のスラブ導波路と、該第２のスラブ導波路の出射側に接続された複数の並設された光出力導波路とを有するアレイ導波路型回折格子の導波路が基板上に形成され、前記第１のスラブ導波路と第２のスラブ導波路の少なくとも一方の切断対象のスラブ導波路側において、前記アレイ導波路型回折格子の導波路が形成されていない基板面部分に基板端面側から前記切断対象のスラブ導波路内の光の進行方向に該切断対象のスラブ導波路の形成領域の深さまで切り込んだ一次切断の切断ラインと、基板面に前記一次切断の切断ラインを挟んで当該ラインの両側に間隔を介して作製された金属膜とを備え、当該金属膜は、前記アレイ導波路型回折格子の導波路が形成された基板がアニール処理された後であって、かつ、前記一次切断の切断ラインが形成される前に作製されるものであり、当該金属膜の作製は、基板面に作製する金属膜形状とほぼ同一形状の穴を有するマスクを用意し、該マスクの穴を前記金属膜の作製部位に対応させて前記マスクを配置し、蒸着により該金属膜の作製部位に金属膜を作製する工程によって作製されているものであり、前記基板およびアレイ導波路型回折格子の導波路よりも熱膨張係数の大きいスライド部材が前記一次切断の切断ラインに跨る態様で配置されて該スライド部材の両端側が前記一次切断の切断ラインの両側に作製されている対応する金属膜に半田を介して接続固定されており、前記一次切断の切り込み端面とは異なる基板の端面側から前記切断対象のスラブ導波路内の光の進行方向とは交差する方向に前記一次切断の切断ラインに達する二次切断によって切断対象のスラブ導波路が切断分離されており、前記スライド部材が温度変化に応じて伸縮することによって、切断対象のスラブ導波路の切断分離された一方側の分離スラブ導波路が他方側の分離スラブ導波路に対して前記二次切断の切断面に沿ってスライド移動して前記アレイ導波路型回折格子の各光透過中心波長の温度依存性が補償される構成をもって課題を解決する手段としている。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。図１には、本発明に係る平面光導波回路への金属膜の作製方法の一実施形態例を適用したアレイ導波路型回折格子の作製工程が示されている。また、図２には、図１の作製工程にて作製したアレイ導波路型回折格子の導波路を備えた平面光導波回路の構成が平面図により示されている。
【００３８】
図２に示すアレイ導波路型回折格子は、図４に示した提案のアレイ導波路型回折格子とほぼ同様に構成されているが、図２に示すアレイ導波路型回折格子は、基板１１および導波路形成領域１０に、光透過波長の中心波長を設定波長に補正するアニール処理を施してあり、アレイ導波路型回折格子の作製誤差による光透過中心波長の設定波長（例えばグリッド波長）からのずれを殆ど零としている。
【００３９】
以下、図１および図２、６に基づいて、本実施形態例の金属膜の作製方法を適用したアレイ導波路型回折格子の作製工程を説明する。まず、図１の（ａ）に示すように、基板１１上に従来のアレイ導波路型回折格子と同様の導波路構成（図７参照）を有する導波路形成領域１０を形成し、チップ化する。次に、図１の（ｂ）に示す工程にて、アレイ導波路型回折格子の光透過中心波長を周知の測定方法によって測定する。
【００４０】
次に、この測定結果に基づき、前記光透過中心波長の設定波長からのずれを補正するために、同図の（ｃ）に示すように、アレイ導波路型回折格子のチップのアニール処理を行なう。
【００４１】
その後、アレイ導波路型回折格子のチップを例えば常温に戻し、同図の（ｄ）に示すように、作製する金属膜形状とほぼ同一形状の穴２を有する（予め形成してある）マスク（マスクジグ）３の穴２を金属膜の作製部位に対応させて、マスク３を配置し、金属膜作製部位に金属膜１を蒸着等により作製する。金属膜１の作製後、マスク３は取り外す。
【００４２】
なお、マスク３は、同図に示すように、アレイ導波路型回折格子の導波路形成領域１０の表面側を覆う上板部４とアレイ導波路型回折格子の側面がわを覆う側板部５とを有する形状にすると、チップをマスク（マスクジグ）３に入れることにより、金属膜作製部位の位置決めが簡単にできる。さらに、マスク３を基板用のウェハと同一形状にしておくことにより、従来使用していた装置にそのまま取り付けることができ、マスク３を取り付けるための治具などを新たに作製する必要がなく、金属膜１を作製しやすい。また、アレイ導波路型回折格子のチップの取り外しも、単に、マスク３を装置から取り外し、マスク３の中からチップを取り出す（またはアレイ導波路型回折格子のチップの位置を他に移す）だけでよいため、非常に簡単に行なえる。
【００４３】
また、本実施形態例では、マスク３をテフロン板により形成しており、このようにテフロンの板を用いることにより、金属膜１の作製後にマスク３の取り外してマスク３を洗浄し、マスク３を再利用できる。
【００４４】
次に、同図の（ｅ）で導波路形成領域１０と基板１１の一次切断を行なう。なお、この一次切断は、図６の（ａ）、（ｂ）に示したような、金属膜１の間のＡに示す領域内に切断面１８を形成するものである。その後、図１の（ｆ）、（ｇ）の工程にて、図５の（ｄ）、（ｅ）と同様に、スライド移動部材１７の固定（ロッド固定）および二次切断を行なう。
【００４５】
そして、図２に示すように、光入力導波路１２側に、光ファイバ配列具２１に固定された光ファイバ２３を接続（ボンディング）し、光出力導波路１６側に、光ファイバアレイ２２に固定された光ファイバテープ２４を接続（ボンディング）し、図２に示したアレイ導波路型回折格子を完成する。
【００４６】
なお、図２において、第１の導波路形成領域１０ａと第２の導波路形成領域１０ｂは間隔を介して配置されており、例えば、同図に示すＡ部の間隔（切断面１８同士の間隔）は１００μｍ程度であり、同図に示すＢ部の間隔（切断面８同士の間隔）は２５μｍ程度である。
【００４７】
また、金属膜１には、Ｃｒ／Ｃｕを、それぞれ順に、０．１／０．５（単位はμｍ）、Ｃｒ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕを、それぞれ順に、０．１／０．１／０．１／０．６（単位はμｍ）ずつ積層して形成したものや、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕを、それぞれ順に、０．１／０．１／０．６（単位はμｍ）ずつ積層して形成したものを適用した。
【００４８】
本実施形態例によれば、従来の金属膜作製方法のように、フォトリソグラフィーによるレジストマスクの形成やレジストマスクのリフトオフといった煩雑な操作を必要とせず、作製する金属膜形状とほぼ同一形状の穴を有する３マスクを用意し、該マスク３の穴を金属膜作製部位に対応させてマスク３を配置し、金属膜作製部位に金属膜１を作製するといった簡単な操作であり、金属膜１の作製後はマスク３を装置から取り外し、マスク３の中からチップを取り出すだけでよいため、これらの操作を行なう装置構成も簡単になり、装置コストも安くできる。
【００４９】
したがって、上記金属膜１の作製を前記アニール処理後に行なうようにし、金属膜作製後に、金属膜１を介して、スライド移動部材１７を第１の導波路形成領域１０ａと第２の導波路形成領域１０ｂとに跨る態様で設けることにより、温度によらず、アレイ導波路型回折格子の各光透過中心波長を常にほぼ設定波長とすることができるアレイ導波路型回折格子を非常に簡単に、低コストで作製できる。
【００５０】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記実施形態例では、マスク３をテフロンの板により形成したが、マスク３の形成材料などは特に限定されるものではなく、適宜設定されるものである。ただし、マスク３をテフロンの板により形成すると、穴２の加工や、金属膜１の作製後のマスク３の洗浄を容易に行なうことができる。
【００５１】
また、図２に示したアレイ導波路型回折格子の作製工程において、半田３０のチップを用いる代わりに、半田３０を金属膜１と同様に、マスク３を用いてＥＢ蒸着や抵抗加熱蒸着等によって形成してもよい。この場合、図１の（ａ）、（ｂ）に示した工程の後、図３の（ａ）、（ｂ）に示すように、図１の（ｃ）、（ｄ）と同様に、アレイ導波路型回折格子のアニール処理後に金属膜１を作製し、その後、図３の（ｃ）に示すように、マスク３を用いて半田３０を形成する。
【００５２】
その後、図１の（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）と同様に、図３の（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）の工程を行ない、図２に示した光ファイバ配列具２１、光ファイバアレイ２３を接続すれば、図２に示したアレイ導波路型回折格子が完成する。
【００５３】
さらに、本発明の平面光導波回路への金属膜の作製方法により形成する金属膜１の種類や、膜形状、大きさなどは特に限定されるものではなく、適宜設定されるものであり、作製する金属膜形状とほぼ同一形状の穴を有するマスク３を用いて、様々な金属膜１の作製を行なうことができる。また、金属膜１の作製位置は、平面光導波回路の表面側に限定されるものではなく、平面光導波回路の表面側と裏面側の少なくとも一方に形成すればよい。
【００５４】
さらに、図２においては、アレイ導波路型回折格子の表面側の導波路形成領域１０側に金属膜１を形成したが、アレイ導波路型回折格子の裏面側（基板１１の裏面側）に金属膜１を形成してもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の平面光導波回路の製造方法においての金属膜の作製方法は、従来の金属膜作製方法のように、フォトリソグラフィーによるレジストマスクの形成やレジストマスクのリフトオフといった煩雑な操作を必要とせず、作製する金属膜形状とほぼ同一形状の穴を有するマスクを用いた簡単な操作により作製できる方法であるため、この操作を行なう装置構成も簡単になり、装置コストも安くできる。
【００５７】
そして、この金属膜作製を前記アニール処理後に行なうようにし、金属膜作製後に、金属膜を介してアレイ導波路型回折格子の光透過中心波長の温度依存性を補正可能なスライド移動部材の両端側を基板表面に固定すれば、温度によらず、アレイ導波路型回折格子の各光透過中心波長を常にほぼ設定波長とすることができるアレイ導波路型回折格子の導波路を備えた平面光導波回路を、容易に、かつ、低作製コストで歩留まり良く提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る平面光導波回路の製造方法においての金属膜の作製方法の一実施形態例を適用したアレイ導波路型回折格子の作製工程例を示す説明図である。
【図２】図１に示した工程により作製されるアレイ導波路型回折格子を平面図により示す要部構成図である。
【図３】図２のアレイ導波路型回折格子の他の作製工程例を示す説明図である。
【図４】光透過中心波長の温度依存性を低減可能なアレイ導波路型回折格子の構成例を示す説明図である。
【図５】図４に示すアレイ導波路型回折格子の従来の作製工程例を示す説明図である。
【図６】アレイ導波路型回折格子の一次切断（ａ）と二次切断（ｂ）の説明図である。
【図７】従来のアレイ導波路型回折格子の構成例をその動作と共に示す説明図である。
【符号の説明】
１ 金属膜
２ 穴
３ マスク
４ 上板部
５ 側板部
８ 切断面
１０ 導波路形成領域
１１ 基板
１２ 光入力導波路
１３ 第１のスラブ導波路
１４ アレイ導波路
１５ 第２のスラブ導波路
１６ 光出力導波路
１７ スライド移動部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信等に使用されるアレイ導波路型回折格子の平面光導波回路およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信においては、その伝送容量を飛躍的に増加させる方法として、光波長多重通信の研究開発が盛んに行なわれ、実用化が進みつつある。光波長多重通信は、例えば互いに異なる波長を有する複数の光を波長多重化して伝送させるものであり、このような光波長多重通信のシステムにおいては、伝送される複数の光から、光受信側で波長ごとの光を取り出すために、予め定められた波長の光のみを透過する光透過素子等を、システム内に設けることが不可欠である。
【０００３】
光透過素子の一例として、例えば図７に示すような、平面光導波回路としてのアレイ導波路型回折格子(ＡＷＧ；Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ)がある。アレイ導波路型回折格子は、シリコン等の基板１１上に、同図に示すような導波路構成を形成したものであり、この導波路構成は、１本以上の並設された光入力導波路１２の出射側に、第１のスラブ導波路１３が接続され、該第１のスラブ導波路１３の出射側には、複数の並設されたアレイ導波路１４が接続され、該複数のアレイ導波路１４の出射側には第２のスラブ導波路１５が接続され、該第２のスラブ導波路１５の出射側には複数の並設された光出力導波路１６が接続されて形成されている。
【０００４】
前記アレイ導波路１４は、第１のスラブ導波路１３から導出された光を伝搬するものであり、互いに異なる長さに形成されている。なお、光入力導波路１２や光出力導波路１６は、例えばアレイ導波路型回折格子によって分波される互いに異なる波長の信号光の数に対応させて設けられるものであり、アレイ導波路１４は、通常、例えば１００本といったように多数設けられるが、同図においては、図の簡略化のために、これらの各導波路１２，１４，１６の本数を簡略的に示してある。
【０００５】
光入力導波路１２には、例えば送信側の光ファイバが接続されて、波長多重光が導入されるようになっており、光入力導波路１２を通って第１のスラブ導波路１３に導入された光は、その回折効果によって広がって複数の各アレイ導波路１４に入射し、各アレイ導波路１４を伝搬する。
【０００６】
この各アレイ導波路１４を伝搬した光は、第２のスラブ導波路１５に達し、さらに、光出力導波路１６に集光されて出力されるが、各アレイ導波路１４の長さが互いに異なることから、各アレイ型導波路１４を伝搬した後に個々の光の位相にずれが生じ、このずれ量に応じて集束光の波面が傾き、この傾き角度により集光する位置が決まるため、波長の異なった光の集光位置は互いに異なることになり、その位置に光出力導波路１６を形成することによって、波長の異なった光を各波長ごとに異なる光出力導波路１６から出力できる。
【０００７】
例えば、同図に示すように、１本の光入力導波路１２から波長λ１，λ２，λ３，・・・λｎ(ｎは２以上の整数)の波長多重光を入力させると、これらの光は、第１のスラブ導波路１３で広げられ、アレイ導波路１４に到達し、第２のスラブ導波路１５を通って、前記の如く、波長によって異なる位置に集光され、互いに異なる光出力導波路１６に入射し、それぞれの光出力導波路１６を通って、光出力導波路１６の出射端から出力される。そして、各光出力導波路１６の出射端に光出力用の光ファイバを接続することにより、この光ファイバを介して、前記各波長の光が取り出される。
【０００８】
このアレイ型導波路回折格子においては、回折格子の波長分解能が回折格子を構成する各アレイ導波路１４の長さの差（ΔＬ）に比例するために、ΔＬを大きく設計することにより、従来の回折格子では実現できなかった波長間隔の狭い波長多重光の光合分波が可能となり、高密度の光波長多重通信の実現に必要とされている、複数の信号光の光合分波機能、すなわち、波長間隔が１ｎｍ以下の複数の光信号を分波または合波する機能を果たすことができる。
【０００９】
また、上記アレイ導波路回折格子において、各光出力導波路１６から出力される光の光透過特性（アレイ導波路回折格子の透過光強度の波長特性）は、各光透過中心波長（例えばλ１，λ２，λ３，・・・λｎ）を中心とし、それぞれの対応する光透過中心波長から波長がずれるにしたがって光透過率が小さくなる光透過特性を示す。
【００１０】
上記各光透過中心波長λ０は、アレイ導波路１４の等価屈折率ｎｃと、隣り合うアレイ導波路１４の長さの差ΔＬと、回折次数ｍとにより決定され、次式（１）により示されるものであり、したがって、１つの光出力導波路１６について、前記光透過特性を示す波長は１つとは限らず、設定される回折次数によって複数の中心波長が存在しうる。
【００１１】
λ０＝ｎｃΔＬ／ｍ・・・・・（１）
【００１２】
また、アレイ導波路回折格子は、光回路の相反性（可逆性）の原理を利用しているため、光分波器としての機能と共に、光合波器としての機能も有している。すなわち、図７とは逆に、各光出力導波路１６から互いに波長が異なる複数の光を入射させると、これらの光は、上記と逆の伝搬経路を通り、アレイ導波路１４によって合波され、１本の光入力導波路１２から出射される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アレイ導波路型回折格子は、その作製誤差により、光透過中心波長がグリッド波長等の設定波長からずれるので、この光透過中心波長のずれをアニール処理によって補正して設定波長とすることが、特願平１０−３４１１４６号に提案されている。この提案によれば、例えば７００℃〜８００℃といった高温の予め設定した設定温度雰囲気下にアレイ導波路型回折格子を置き、予め設定した設定時間経過させることにより、前記光透過中心波長のずれを補正することができる。
【００１４】
一方、上記のアレイ導波路回折格子は、元来、石英系ガラス材料を主とするために、この石英系ガラス材料の温度依存性に起因してアレイ導波路１４の等価屈折率ｎｃが変化し、アレイ導波路回折格子の前記光透過中心波長が温度に依存してシフトすることが問題となるので、この温度依存シフト性を抑制できるアレイ導波路回折格子が特願平１１−３７０４５７号に提案されている。この提案は未だ公開になっていないものであり、この提案のアレイ導波路回折格子の基本構成が図４に示されている。
【００１５】
同図に示すアレイ導波路回折格子は、基板１１上に石英系ガラスによって形成された導波路形成領域１０を形成している。導波路形成領域１０は従来例とほぼ同様の導波路構成を有している（図７では光入力導波路１２を複数本としたが図４では光入力導波路１２を１本としている）が、図４に示すアレイ導波路回折格子においては、第１のスラブ導波路１３が、第１のスラブ導波路１３を通る光の経路と交わる切断面８で切断分離されている。なお、光入力導波路１２の本数は特に限定されるものではなく、適宜設定されるものである。
【００１６】
切断面８は導波路形成領域１０の一端側（図の上端側）から導波路形成領域の途中部にかけて設けられており、この切断面８に連通させて、切断面８と直交する切断面１８が形成されている。
【００１７】
この提案のアレイ導波路型回折格子は、切断面８と切断面１８とによって、導波路形成領域１０を、一方側の分離スラブ導波路１３ａを含む第１の導波路形成領域１０ａと、他方側の分離スラブ導波路１３ｂを含む第２の導波路形成領域１０ｂとに切断分離しており、導波路形成部１０ｂの平面形状はＬ字形状と成している。
【００１８】
また、第１の導波路形成領域１０ａと第２の導波路形成領域とに跨る態様で、導波路形成領域１０および基板１１よりも熱膨張係数が大きいスライド移動部材１７が設けられており、スライド移動部材１７は、第１の導波路形成領域１０ａを、切断面８に沿って第２の導波路形成領域１０ｂに対して移動させる構成と成している。なお、スライド移動部材１７は、例えば熱膨張係数が１．６５×１０−５（１／Ｋ）の銅板により形成される。
【００１９】
スライド移動部材１７の下側には、破線の斜線で示す部位に半田３０が設けられ、この半田３０の下側には金属膜１が設けられており、金属膜１と半田３０とを介して、導波路形成領域１０ａ，１０ｂの固定用部位にスライド移動部材１７が固定されている。
【００２０】
この提案のアレイ導波路型回折格子を作製する際、まず、図５の（ａ）に示すように、基板１１上に従来のアレイ導波路型回折格子と同様の導波路構成を有する導波路形成領域１０を形成し、チップ化し（１つのアレイ導波路型回折格子に分離し）、次に、導波路形成領域１０の表面側に、同図の（ｂ）に示すようなレジストマスク４０の形成を行なう。なお、このレジストマスク４０の形成は、フォトリソグラフィーにより行なうものであり、まず、導波路形成領域１０の表面にレジストを塗布し、このレジストを予め定めた設定パターンに合わせて露光し、その後、現像することにより行なう。
【００２１】
そして、このレジストマスク４０を介して、導波路形成領域１０の表面側に、ＥＢ（電子ビーム）蒸着やスパッタリング等により、同図の（ｃ）に示すように金属膜１を形成する。なお、金属膜１は半田３０の下地になるものであり、図６の（ｂ）に示すような形状に、互いに間隔を介して形成される。その後、リフトオフを行なってレジストマスク４０を溶剤で剥離させ、除去し、図６の（ａ）、（ｂ）に示すように、金属膜１の間のＡに示す領域内に切断面１８を形成するアレイ導波路型回折格子の一次切断を行う。
【００２２】
次に、金属膜１の上に、Ｓｎ／Ｐｂ（６０％／４０％）半田３０（図６には図示せず）を配した後、図５の（ｄ）に示すように、スライド移動部材１７を配置した状態で半田３０を溶融させることにより、スライド移動部材１７を導波路形成領域１０に半田固定する（ロッド固定工程）。なお、半田３０の溶融は、ホットプレートによって半田３０のチップを溶融することにより行われる。前記金属膜１は、導波路形成領域１０の表面（ガラス面）と半田３０との密着性を上げるために設け、半田３０は金属膜１とスライド移動部材１７とを密着させるために設ける。
【００２３】
その後、図５の（ｅ）に示すように、ダイシングソー等によってアレイ導波路回折格子の二次切断を行ない、切断面８を形成する。切断面８は、図６の（ｄ）に示すように、第１のスラブ導波路１３を通る光の経路に交わるように形成することにより、図４に示したようなアレイ導波路型回折格子が形成される。なお、図６の（ｃ）の５０は、溝部を示している。
【００２４】
この提案のアレイ導波路型回折格子においては、図４に示すように、スライド移動部材１７によって第１の導波路形成領域１０ａを切断面８に沿って矢印Ｃ、Ｄ方向に移動することにより、アレイ導波路回折格子の各光透過中心波長の温度依存性を補償することができる。
【００２５】
しかも、スライド移動部材１７を、第１の導波路形成領域１０ａと第２の導波路形成領域１０ｂとに跨って設けることによって、導波路形成領域１０ａのスライド移動時に、導波路形成領域１０ａが前記ベースに対して上方側（ＸＹ平面に垂直なＺ軸方向）に変位しないようにできるし、装置構成を簡略化することができ、装置の低コスト化および製造歩留まりの向上を図ることができる。
【００２６】
この提案のアレイ導波路型回折格子は、上記優れた効果を奏することができるので、本発明者は、このアレイ導波路型回折格子の構成と、前記アニール処理により光透過中心波長ずれを補正する方法とを組み合わせれば、温度によらず、アレイ導波路型回折格子の各光透過中心波長を常にほぼ設定波長とすることができる優れたアレイ導波路型回折格子とすることができると考えた。
【００２７】
しかしながら、図４に示した提案のアレイ導波路型回折格子にアニール処理を施すと、前記高温の処理によって金属膜１の溶融や酸化劣化が生じるため、上記組み合わせを実現するためには、アレイ導波路型回折格子の作製において、金属膜１の作製前にアニール処理を施す必要があるが、従来は、図５の（ａ）に示した回路構成形成から、同図の（ｂ）に示した金属膜１の作製等の工程を経て、同図の（ｅ）に示したアレイ導波路回折格子の二次切断に至るまで、アレイ導波路型回折格子の作製装置によって一連して各工程を実施していたために、この一連の工程の途中にアニール処理の工程を割り込ませることは難しい。
【００２８】
そして、従来のアレイ導波路型回折格子への金属膜作製工程は、前記の如く、フォトリソグラフィーによるレジストマスクの形成、金属膜の蒸着又はスパッタリング、レジストマスクのリフトオフを行なうものであり、これらを自動的に行なう装置の構成は複雑となるために、仮に、図５の（ａ）に示したアレイ導波路型回折格子の回路構成作製後、チップ化、光透過中心波長の測定、アニール処理を行ない、その後、図５の（ｂ）で金属膜１を作製し、同図の（ｅ）に至るまでの工程を行なえる装置を新たに作ろうとすると、新たに作製する装置コストは非常に高くなる。
【００２９】
したがって、図４に示した提案のアレイ導波路型回折格子の構成と、前記アニール処理により光透過中心波長ずれを補正する方法とを組み合わせるために、本発明者は、装置コストが安く、簡単な操作で金属膜を作製できる金属膜作製方法を提案し、アニール処理と組み合わせることにより、温度によらず、アレイ導波路型回折格子の各光透過中心波長を常に設定波長とすることができるアレイ導波路型回折格子を提案することが重要であると考えた。
【００３０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、温度によらず光透過中心波長を常に設定波長にすることが可能なアレイ導波路型回折格子の平面光導波回路を作製できるようにする、平面光導波回路への金属膜の作製方法およびその方法を用いて作製した金属膜を備えた平面光導波回路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に、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は平面光導波回路の製造方法に関し、１本以上の並設された光入力導波路と、該光入力導波路の出射側に接続された第１のスラブ導波路と、該第１のスラブ導波路の出射側に接続されて該第１のスラブ導波路から導出された光を伝搬する互いに異なる長さの複数の並設されたアレイ導波路と、該複数のアレイ導波路の出射側に接続された第２のスラブ導波路と、該第２のスラブ導波路の出射側に接続された複数の並設された光出力導波路とを有するアレイ導波路型回折格子の導波路を基板上に形成する工程と、当該工程の後にアレイ導波路型回折格子の導波路が形成された基板をアニール処理する工程と、然る後に、前記第１のスラブ導波路と第２のスラブ導波路の少なくとも一方の切断対象のスラブ導波路側において、前記アレイ導波路型回折格子の導波路が形成されていない基板面部分に前記切断対象のスラブ導波路を通る光の進行方向とは交差する方向に間隔を介してそれぞれ金属膜を作製する工程と、前記間隔を介して形成された金属膜間の前記アレイ導波路型回折格子の導波路が形成されていない基板面部分に基板端面側から前記切断対象のスラブ導波路内の光の進行方向に該切断対象のスラブ導波路の形成領域の深さまで切り込んだ一次切断を行う工程と、前記基板およびアレイ導波路型回折格子の導波路よりも熱膨張係数の大きいスライド部材を前記一次切断の切断ラインに跨る態様で配置し、かつ該スライド部材の両端側に対応する位置に作製された前記金属膜に半田を介して接続固定する工程と、当該工程後に前記一次切断の切り込み端面とは異なる基板の端面側から前記切断対象のスラブ導波路内の光の進行方向とは交差する方向に前記一次切断の切断ラインに達する二次切断を行って切断対象のスラブ導波路を切断分離する工程とを有し、前記金属膜を作製する工程は、基板面に作製する金属膜形状とほぼ同一形状の穴を有するマスクを用意し、該マスクの穴を前記金属膜の作製部位に対応させて前記マスクを配置し、蒸着により該金属膜の作製部位に金属膜を作製することと成し、前記スライド部材が温度変化に応じて伸縮することによって、切断対象のスラブ導波路の切断分離された一方側の分離スラブ導波路が他方側の分離スラブ導波路に対して前記二次切断の切断面に沿ってスライド移動して前記アレイ導波路型回折格子の各光透過中心波長の温度依存性が補償される構成をもって課題を解決する手段としている。
【００３３】
さらに、第２の発明は、平面光導波回路に関し、１本以上の並設された光入力導波路と、該光入力導波路の出射側に接続された第１のスラブ導波路と、該第１のスラブ導波路の出射側に接続されて該第１のスラブ導波路から導出された光を伝搬する互いに異なる長さの複数の並設されたアレイ導波路と、該複数のアレイ導波路の出射側に接続された第２のスラブ導波路と、該第２のスラブ導波路の出射側に接続された複数の並設された光出力導波路とを有するアレイ導波路型回折格子の導波路が基板上に形成され、前記第１のスラブ導波路と第２のスラブ導波路の少なくとも一方の切断対象のスラブ導波路側において、前記アレイ導波路型回折格子の導波路が形成されていない基板面部分に基板端面側から前記切断対象のスラブ導波路内の光の進行方向に該切断対象のスラブ導波路の形成領域の深さまで切り込んだ一次切断の切断ラインと、基板面に前記一次切断の切断ラインを挟んで当該ラインの両側に間隔を介して作製された金属膜とを備え、当該金属膜は、前記アレイ導波路型回折格子の導波路が形成された基板がアニール処理された後であって、かつ、前記一次切断の切断ラインが形成される前に作製されるものであり、当該金属膜の作製は、基板面に作製する金属膜形状とほぼ同一形状の穴を有するマスクを用意し、該マスクの穴を前記金属膜の作製部位に対応させて前記マスクを配置し、蒸着により該金属膜の作製部位に金属膜を作製する工程によって作製されているものであり、前記基板およびアレイ導波路型回折格子の導波路よりも熱膨張係数の大きいスライド部材が前記一次切断の切断ラインに跨る態様で配置されて該スライド部材の両端側が前記一次切断の切断ラインの両側に作製されている対応する金属膜に半田を介して接続固定されており、前記一次切断の切り込み端面とは異なる基板の端面側から前記切断対象のスラブ導波路内の光の進行方向とは交差する方向に前記一次切断の切断ラインに達する二次切断によって切断対象のスラブ導波路が切断分離されており、前記スライド部材が温度変化に応じて伸縮することによって、切断対象のスラブ導波路の切断分離された一方側の分離スラブ導波路が他方側の分離スラブ導波路に対して前記二次切断の切断面に沿ってスライド移動して前記アレイ導波路型回折格子の各光透過中心波長の温度依存性が補償される構成をもって課題を解決する手段としている。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。図１には、本発明に係る平面光導波回路への金属膜の作製方法の一実施形態例を適用したアレイ導波路型回折格子の作製工程が示されている。また、図２には、図１の作製工程にて作製したアレイ導波路型回折格子の導波路を備えた平面光導波回路の構成が平面図により示されている。
【００３８】
図２に示すアレイ導波路型回折格子は、図４に示した提案のアレイ導波路型回折格子とほぼ同様に構成されているが、図２に示すアレイ導波路型回折格子は、基板１１および導波路形成領域１０に、光透過波長の中心波長を設定波長に補正するアニール処理を施してあり、アレイ導波路型回折格子の作製誤差による光透過中心波長の設定波長（例えばグリッド波長）からのずれを殆ど零としている。
【００３９】
以下、図１および図２、６に基づいて、本実施形態例の金属膜の作製方法を適用したアレイ導波路型回折格子の作製工程を説明する。まず、図１の（ａ）に示すように、基板１１上に従来のアレイ導波路型回折格子と同様の導波路構成（図７参照）を有する導波路形成領域１０を形成し、チップ化する。次に、図１の（ｂ）に示す工程にて、アレイ導波路型回折格子の光透過中心波長を周知の測定方法によって測定する。
【００４０】
次に、この測定結果に基づき、前記光透過中心波長の設定波長からのずれを補正するために、同図の（ｃ）に示すように、アレイ導波路型回折格子のチップのアニール処理を行なう。
【００４１】
その後、アレイ導波路型回折格子のチップを例えば常温に戻し、同図の（ｄ）に示すように、作製する金属膜形状とほぼ同一形状の穴２を有する（予め形成してある）マスク（マスクジグ）３の穴２を金属膜の作製部位に対応させて、マスク３を配置し、金属膜作製部位に金属膜１を蒸着等により作製する。金属膜１の作製後、マスク３は取り外す。
【００４２】
なお、マスク３は、同図に示すように、アレイ導波路型回折格子の導波路形成領域１０の表面側を覆う上板部４とアレイ導波路型回折格子の側面がわを覆う側板部５とを有する形状にすると、チップをマスク（マスクジグ）３に入れることにより、金属膜作製部位の位置決めが簡単にできる。さらに、マスク３を基板用のウェハと同一形状にしておくことにより、従来使用していた装置にそのまま取り付けることができ、マスク３を取り付けるための治具などを新たに作製する必要がなく、金属膜１を作製しやすい。また、アレイ導波路型回折格子のチップの取り外しも、単に、マスク３を装置から取り外し、マスク３の中からチップを取り出す（またはアレイ導波路型回折格子のチップの位置を他に移す）だけでよいため、非常に簡単に行なえる。
【００４３】
また、本実施形態例では、マスク３をテフロン板により形成しており、このようにテフロンの板を用いることにより、金属膜１の作製後にマスク３の取り外してマスク３を洗浄し、マスク３を再利用できる。
【００４４】
次に、同図の（ｅ）で導波路形成領域１０と基板１１の一次切断を行なう。なお、この一次切断は、図６の（ａ）、（ｂ）に示したような、金属膜１の間のＡに示す領域内に切断面１８を形成するものである。その後、図１の（ｆ）、（ｇ）の工程にて、図５の（ｄ）、（ｅ）と同様に、スライド移動部材１７の固定（ロッド固定）および二次切断を行なう。
【００４５】
そして、図２に示すように、光入力導波路１２側に、光ファイバ配列具２１に固定された光ファイバ２３を接続（ボンディング）し、光出力導波路１６側に、光ファイバアレイ２２に固定された光ファイバテープ２４を接続（ボンディング）し、図２に示したアレイ導波路型回折格子を完成する。
【００４６】
なお、図２において、第１の導波路形成領域１０ａと第２の導波路形成領域１０ｂは間隔を介して配置されており、例えば、同図に示すＡ部の間隔（切断面１８同士の間隔）は１００μｍ程度であり、同図に示すＢ部の間隔（切断面８同士の間隔）は２５μｍ程度である。
【００４７】
また、金属膜１には、Ｃｒ／Ｃｕを、それぞれ順に、０．１／０．５（単位はμｍ）、Ｃｒ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕを、それぞれ順に、０．１／０．１／０．１／０．６（単位はμｍ）ずつ積層して形成したものや、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕを、それぞれ順に、０．１／０．１／０．６（単位はμｍ）ずつ積層して形成したものを適用した。
【００４８】
本実施形態例によれば、従来の金属膜作製方法のように、フォトリソグラフィーによるレジストマスクの形成やレジストマスクのリフトオフといった煩雑な操作を必要とせず、作製する金属膜形状とほぼ同一形状の穴を有する３マスクを用意し、該マスク３の穴を金属膜作製部位に対応させてマスク３を配置し、金属膜作製部位に金属膜１を作製するといった簡単な操作であり、金属膜１の作製後はマスク３を装置から取り外し、マスク３の中からチップを取り出すだけでよいため、これらの操作を行なう装置構成も簡単になり、装置コストも安くできる。
【００４９】
したがって、上記金属膜１の作製を前記アニール処理後に行なうようにし、金属膜作製後に、金属膜１を介して、スライド移動部材１７を第１の導波路形成領域１０ａと第２の導波路形成領域１０ｂとに跨る態様で設けることにより、温度によらず、アレイ導波路型回折格子の各光透過中心波長を常にほぼ設定波長とすることができるアレイ導波路型回折格子を非常に簡単に、低コストで作製できる。
【００５０】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記実施形態例では、マスク３をテフロンの板により形成したが、マスク３の形成材料などは特に限定されるものではなく、適宜設定されるものである。ただし、マスク３をテフロンの板により形成すると、穴２の加工や、金属膜１の作製後のマスク３の洗浄を容易に行なうことができる。
【００５１】
また、図２に示したアレイ導波路型回折格子の作製工程において、半田３０のチップを用いる代わりに、半田３０を金属膜１と同様に、マスク３を用いてＥＢ蒸着や抵抗加熱蒸着等によって形成してもよい。この場合、図１の（ａ）、（ｂ）に示した工程の後、図３の（ａ）、（ｂ）に示すように、図１の（ｃ）、（ｄ）と同様に、アレイ導波路型回折格子のアニール処理後に金属膜１を作製し、その後、図３の（ｃ）に示すように、マスク３を用いて半田３０を形成する。
【００５２】
その後、図１の（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）と同様に、図３の（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）の工程を行ない、図２に示した光ファイバ配列具２１、光ファイバアレイ２３を接続すれば、図２に示したアレイ導波路型回折格子が完成する。
【００５３】
さらに、本発明の平面光導波回路への金属膜の作製方法により形成する金属膜１の種類や、膜形状、大きさなどは特に限定されるものではなく、適宜設定されるものであり、作製する金属膜形状とほぼ同一形状の穴を有するマスク３を用いて、様々な金属膜１の作製を行なうことができる。また、金属膜１の作製位置は、平面光導波回路の表面側に限定されるものではなく、平面光導波回路の表面側と裏面側の少なくとも一方に形成すればよい。
【００５４】
さらに、図２においては、アレイ導波路型回折格子の表面側の導波路形成領域１０側に金属膜１を形成したが、アレイ導波路型回折格子の裏面側（基板１１の裏面側）に金属膜１を形成してもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の平面光導波回路の製造方法においての金属膜の作製方法は、従来の金属膜作製方法のように、フォトリソグラフィーによるレジストマスクの形成やレジストマスクのリフトオフといった煩雑な操作を必要とせず、作製する金属膜形状とほぼ同一形状の穴を有するマスクを用いた簡単な操作により作製できる方法であるため、この操作を行なう装置構成も簡単になり、装置コストも安くできる。
【００５７】
そして、この金属膜作製を前記アニール処理後に行なうようにし、金属膜作製後に、金属膜を介してアレイ導波路型回折格子の光透過中心波長の温度依存性を補正可能なスライド移動部材の両端側を基板表面に固定すれば、温度によらず、アレイ導波路型回折格子の各光透過中心波長を常にほぼ設定波長とすることができるアレイ導波路型回折格子の導波路を備えた平面光導波回路を、容易に、かつ、低作製コストで歩留まり良く提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る平面光導波回路の製造方法においての金属膜の作製方法の一実施形態例を適用したアレイ導波路型回折格子の作製工程例を示す説明図である。
【図２】図１に示した工程により作製されるアレイ導波路型回折格子を平面図により示す要部構成図である。
【図３】図２のアレイ導波路型回折格子の他の作製工程例を示す説明図である。
【図４】光透過中心波長の温度依存性を低減可能なアレイ導波路型回折格子の構成例を示す説明図である。
【図５】図４に示すアレイ導波路型回折格子の従来の作製工程例を示す説明図である。
【図６】アレイ導波路型回折格子の一次切断（ａ）と二次切断（ｂ）の説明図である。
【図７】従来のアレイ導波路型回折格子の構成例をその動作と共に示す説明図である。
【符号の説明】
１ 金属膜
２ 穴
３ マスク
４ 上板部
５ 側板部
８ 切断面
１０ 導波路形成領域
１１ 基板
１２ 光入力導波路
１３ 第１のスラブ導波路
１４ アレイ導波路
１５ 第２のスラブ導波路
１６ 光出力導波路
１７ スライド移動部材
Claims (2)
- １本以上の並設された光入力導波路と、該光入力導波路の出射側に接続された第１のスラブ導波路と、該第１のスラブ導波路の出射側に接続されて該第１のスラブ導波路から導出された光を伝搬する互いに異なる長さの複数の並設されたアレイ導波路と、該複数のアレイ導波路の出射側に接続された第２のスラブ導波路と、該第２のスラブ導波路の出射側に接続された複数の並設された光出力導波路とを有するアレイ導波路型回折格子の導波路を基板上に形成する工程と、当該工程の後にアレイ導波路型回折格子の導波路が形成された基板をアニール処理する工程と、然る後に、前記第１のスラブ導波路と第２のスラブ導波路の少なくとも一方の切断対象のスラブ導波路側において、前記アレイ導波路型回折格子の導波路が形成されていない基板面部分に前記切断対象のスラブ導波路を通る光の進行方向とは交差する方向に間隔を介してそれぞれ金属膜を作製する工程と、前記間隔を介して形成された金属膜間の前記アレイ導波路型回折格子の導波路が形成されていない基板面部分に基板端面側から前記切断対象のスラブ導波路内の光の進行方向に該切断対象のスラブ導波路の形成領域の深さまで切り込んだ一次切断を行う工程と、前記基板およびアレイ導波路型回折格子の導波路よりも熱膨張係数の大きいスライド部材を前記一次切断の切断ラインに跨る態様で配置し、かつ該スライド部材の両端側に対応する位置に作製された前記金属膜に半田を介して接続固定する工程と、当該工程後に前記一次切断の切り込み端面とは異なる基板の端面側から前記切断対象のスラブ導波路内の光の進行方向とは交差する方向に前記一次切断の切断ラインに達する二次切断を行って切断対象のスラブ導波路を切断分離する工程とを有し、前記金属膜を作製する工程は、基板面に作製する金属膜形状とほぼ同一形状の穴を有するマスクを用意し、該マスクの穴を前記金属膜の作製部位に対応させて前記マスクを配置し、蒸着により該金属膜の作製部位に金属膜を作製することと成し、前記スライド部材が温度変化に応じて伸縮することによって、切断対象のスラブ導波路の切断分離された一方側の分離スラブ導波路が他方側の分離スラブ導波路に対して前記二次切断の切断面に沿ってスライド移動して前記アレイ導波路型回折格子の各光透過中心波長の温度依存性が補償される平面光導波回路の製造方法。
- １本以上の並設された光入力導波路と、該光入力導波路の出射側に接続された第１のスラブ導波路と、該第１のスラブ導波路の出射側に接続されて該第１のスラブ導波路から導出された光を伝搬する互いに異なる長さの複数の並設されたアレイ導波路と、該複数のアレイ導波路の出射側に接続された第２のスラブ導波路と、該第２のスラブ導波路の出射側に接続された複数の並設された光出力導波路とを有するアレイ導波路型回折格子の導波路が基板上に形成され、前記第１のスラブ導波路と第２のスラブ導波路の少なくとも一方の切断対象のスラブ導波路側において、前記アレイ導波路型回折格子の導波路が形成されていない基板面部分に基板端面側から前記切断対象のスラブ導波路内の光の進行方向に該切断対象のスラブ導波路の形成領域の深さまで切り込んだ一次切断の切断ラインと、基板面に前記一次切断の切断ラインを挟んで当該ラインの両側に間隔を介して作製された金属膜とを備え、当該金属膜は、前記アレイ導波路型回折格子の導波路が形成された基板がアニール処理された後であって、かつ、前記一次切断の切断ラインが形成される前に作製されるものであり、当該金属膜の作製は、基板面に作製する金属膜形状とほぼ同一形状の穴を有するマスクを用意し、該マスクの穴を前記金属膜の作製部位に対応させて前記マスクを配置し、蒸着により該金属膜の作製部位に金属膜を作製する工程によって作製されているものであり、前記基板およびアレイ導波路型回折格子の導波路よりも熱膨張係数の大きいスライド部材が前記一次切断の切断ラインに跨る態様で配置されて該スライド部材の両端側が前記一次切断の切断ラインの両側に作製されている対応する金属膜に半田を介して接続固定されており、前記一次切断の切り込み端面とは異なる基板の端面側から前記切断対象のスラブ導波路内の光の進行方向とは交差する方向に前記一次切断の切断ラインに達する二次切断によって切断対象のスラブ導波路が切断分離されており、前記スライド部材が温度変化に応じて伸縮することによって、切断対象のスラブ導波路の切断分離された一方側の分離スラブ導波路が他方側の分離スラブ導波路に対して前記二次切断の切断面に沿ってスライド移動して前記アレイ導波路型回折格子の各光透過中心波長の温度依存性が補償されることを特徴とする平面光導波回路。
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