JP4519248B2 - 光導波路付光学装置 - Google Patents
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に可変光減衰機能を有する光導波路付光学装置、特に、光導波回路を透過する光の減衰を電気的に制御可能な光導波路付光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第５，９５６，４３７号（特開平１１−２４９０８９号）には、第１のマッハ・ツェンダ構造光干渉装置と第２のマッハ・ツェンダ構造光干渉装置とを直列接続した電気制御可能型光減衰器が開示されている。
【０００３】
第１のマッハ・ツェンダ構造光干渉装置の一対の光導波枝のうち一方の光導波枝は他方の光導波枝よりも長く形成されており、同様に第２のマッハ・ツェンダ構造光干渉装置の一対の光導波枝のうち一方の光導波枝は他方の光導波枝よりも長く形成されている。
【０００４】
第１のマッハ・ツェンダ構造光干渉装置の長い方の光導波枝に位相制御手段が設けられており、第２のマッハ・ツェンダ構造光干渉装置の短い方の光導波枝に位相制御手段が設けられている。一般的に長い方の光導波枝は、ここを通過する光の位相が短い方の光導波枝を通過する光の位相に比べてπ又は２πだけ遅延するように構成されている。
【０００５】
位相遅延量がπに設定されているとき、位相制御手段による位相遅延量が零のとき最大の減衰量が、即ち最大の損失が得られ、位相制御手段による位相遅延量がπのとき最小の減衰量が、即ち最小の損失が得られる。
【０００６】
位相遅延量が２πに設定されているときには、位相制御手段による位相遅延量が零のとき最小の減衰量、即ち最小の損失が得られ、位相制御手段による位相遅延量がπのとき、最大の減衰量が、即ち最大の損失が得られる。
【０００７】
光導波枝には石英が用いられ、位相制御手段には電気ヒータが用いられている。電気ヒータに注入する電力を増加させると電気ヒータが搭載された光導波枝の温度が上昇し、屈折率が高くなる。
【０００８】
その結果、電気ヒータを搭載した光導波枝を通過する光の位相遅延量は大きくなり、初期位相遅延量がπに設定されているとき減衰量が低減する。一方、初期位相遅延量が２πに設定されているときには、減衰量が増加する。
【０００９】
この特許に記載された電気制御可能型光減衰器では、第１及び第２のマッハ・ツェンダ構造光干渉装置の減衰特性が加算され、波長平坦性に優れた光減衰器が実現される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
位相制御手段にヒータを用いる場合、各々のヒータに最大５００ｍW程度（２つの総和は約１Ｗ）の電力を注入したとき位相がπ変化し、減衰量を最小から最大まで制御できる。
【００１１】
米国特許第５，９５６，４３７号に記載された光減衰器では、各ヒータにほぼ同量のエネルギーを注入して減衰量を制御するため、減衰量による注入パワーの変化が大きくなる。その結果、装置全体の発熱量変化が大きくなる。
【００１２】
発熱量の変化が大きいと、当該減衰器及びその周辺装置の温度が変化しやすくなる。このように上記米国特許に記載された光減衰器は、減衰量の変化により温度が変化しやすい欠点がある。
【００１３】
また、波長分割多重（ＷＤＭ）通信において、複数の光源のパワーを一定化（イコライズ）するイコライザとして可変光減衰器が使用される。この場合、各々の光源の後段に可変光減衰器を配置し、最も光パワーが小さい光源に対する減衰量を零とし、それよりパワーが大きい光源を減衰させてパワーをイコライズする。このように可変光減衰器をイコライザとして使用する場合、比較的損失が小さい領域で使用される。
【００１４】
上記米国特許に記載された電気制御可能型光減衰器の場合、損失が最も小さくなるのはヒータに入力するパワーが最大のときである。よって、この光減衰器をイコライザとして使用する場合には、ほぼ最大消費電力となるような動作領域で動作させることになる。例えば、３２チャネルのＷＤＭ通信のイコライザとして使用する場合、最大消費電力が約３２Ｗとなる。
【００１５】
よって、本発明の目的は、低消費電力化を測った減衰量を電気制御可能な光導波路付光学装置を提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、減衰量による発熱量の変化の低減を図った減衰量を電気制御可能な光導波路付光学装置を提供することである。
【００１７】
本発明の更に他の目的は、光導波路付光学装置の製造方法を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、第１入力用光導波路と、該第１入力用光導波路に光学的に直列接続された第１入力用３ｄＢ光カプラーと、該第１入力用３ｄＢ光カプラーの前記第１入力用光導波路とは反対の側にそれぞれ光学的に直列接続された第１干渉用光導波枝及び該第１干渉用光導波枝より長さの短い第２干渉用光導波枝と、該第１及び第２干渉用光導波枝に光学的に直列接続された第１出力用３ｄＢ光カプラーと、該第１出力用３ｄＢ光カプラーの前記第１及び第２干渉用光導波枝とは反対の側に光学的に直列接続された第１出力用光導波路とを含む第１マッハ・ツェンダ構造光干渉装置と；第２入力用光導波路と、該第２入力用光導波路に光学的に直列接続された第２入力用３ｄＢ光カプラーと、該第２入力用３ｄＢ光カプラーの前記第２入力用光導波路とは反対の側にそれぞれ光学的に直列接続された第３及び第４干渉用光導波枝と、該第３及び第４干渉用光導波枝に光学的に直列接続された第２出力用３ｄＢ光カプラーと、該第２出力用３ｄＢ光カプラーの前記第３及び第４干渉用光導波枝とは反対の側に光学的に直列接続された第２出力用光導波路とを含む第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置と；前記第１干渉用光導波枝上に設けられた第１位相制御手段と；前記第３及び第４干渉用光導波枝のいずれか一方に設けられた第２位相制御手段とを具備し；前記第１位相制御手段は第１電熱素子から構成され、前記第２位相制御手段は第２電熱素子から構成され、前記第１電熱素子を駆動する第１駆動手段と；前記第２電熱素子を駆動する第２駆動手段と；前記第２駆動手段を駆動して前記第２電熱素子に予め所定の初期電気エネルギーを与えておき、前記第１電熱素子に与える電気エネルギーを増加させるときには同時に前記第２電熱素子に与える電気エネルギーを減少させ、前記第１電熱素子に与える電気エネルギーを減少させるときには同時に前記第２電熱素子に与える電気エネルギーを増加させるように前記第１及び第２駆動手段を制御する制御手段とを更に具備し、前記第１及び第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置は光学的に直列接続されており；ｎを零以上の整数とするとき、前記第３及び第４干渉用光導波枝を通過する所定の波長の光の位相差が２ｎπとなるように該第３及び第４干渉用光導波枝の長さが調節されており；ｎを零以上の整数、αを零に等しいか大きく且つ１より小さい数とするとき、前記第１及び第２干渉用光導波枝を通過する所定の波長の光の位相差が（２ｎ＋１＋α）πとなるように該第１及び第２干渉用光導波枝の長さが調節されており、前記制御手段は、前記第３及び第４干渉用光導波枝を通過する所定の波長の光の位相差が（π−φ２）（φ２は、零以上、かつπより小さい）となるように、前記第２駆動手段を駆動して前記第２電熱素子に前記初期電気エネルギーを与え、前記第１及び第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置は同一基板上に形成されていることを特徴とする光導波路付光学装置が提供される。
【００２２】
好ましくは、第１電熱素子に与えられる電気エネルギーの増加量が、当該第１電熱素子に与える電気エネルギーの増加と同時に第２電熱素子から減じられる電気エネルギーの減少量と同じであるように制御する。
【００２３】
代替案として、第１電熱素子に与えられる電気エネルギーの増加量が、当該第１電熱素子に与える電気エネルギーの増加と同時に第２電熱素子から減じられる電気エネルギーの減少量よりも大きくなるように制御する。
【００２４】
本発明によると、波長平坦性が改善されるとともに、２つの電熱素子に供給される電力の総和は従来例に比較して小さくなる。更に、２つの電熱素子に供給される電力の和の変化も従来例に比較して小さくなるので、可変光減衰機能を有する光導波路付光学装置全体の発熱量の変化が小さくなる。
【００２５】
本発明の可変光減衰機能を有する光導波路付光学装置をＷＤＭ通信のイコライザとして使用する場合、一般的に最小消費電力となるような動作領域で動作させるため、低消費電力化を測ることができる。
【００２６】
本発明の他の側面によると、第１入力用光導波路と、該第１入力用光導波路に光学的に直列接続された第１入力用３ｄＢ光カプラーと、該第１入力用３ｄＢ光カプラーの前記第１入力用光導波路とは反対の側にそれぞれ光学的に直列接続された第１干渉用光導波枝及び該第１干渉用光導波枝より長さの短い第２干渉用光導波枝と、該第１及び第２干渉用光導波枝に光学的に直列接続された第１出力用３ｄＢ光カプラーと、該第１出力用３ｄＢ光カプラーの前記第１及び第２干渉用光導波枝とは反対の側に光学的に直列接続された第１出力用光導波路とを含む第１マッハ・ツェンダ構造光干渉装置と；第２入力用光導波路と、該第２入力用光導波路に光学的に直列接続された第２入力用３ｄＢ光カプラーと、該第２入力用３ｄＢ光カプラーの前記第２入力用光導波路とは反対の側にそれぞれ光学的に直列接続された第３及び第４干渉用光導波枝と、該第３及び第４干渉用光導波枝に光学的に直列接続された第２出力用３ｄＢ光カプラーと、該第２出力用３ｄＢ光カプラーの前記第３及び第４干渉用光導波枝とは反対の側に光学的に直列接続された第２出力用光導波路とを含む第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置と；前記第２干渉用光導波枝上に設けられた第１位相制御手段と；前記第３及び第４干渉用光導波枝のいずれか一方に設けられた第２位相制御手段とを具備し；ｍを零を含まない正の整数とするとき、前記第１及び第２干渉用光導波枝を通過する所定の波長の光の位相差が２mπとなるように該第１及び第２観賞用光導波枝の長さが調節されており；ｎを零を含む正の整数をするとき、前記第３及び第４干渉用光導波枝を通過する前記所定の波長の光の位相差が２ｎπとなるように該第３及び第４干渉用光導波枝の長さが調節されており；前記第１及び第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置は光学的に直列接続されていることを特徴とする光導波路付光学装置が提供される。
【００２７】
本発明の更に他の側面によると、光導波路付光学装置の製造方法であって、基板上にアンダークラッドを一様に形成し；前記アンダークラッド上にコア層を一様に形成し；前記コア層をエッチングしてコア及び該コアより幅の広いコア台座を該コアに連続して形成し；前記アンダークラッド上に前記コア及びコア台座を覆うようにオーバークラッドを一様に形成し；エッチングにより前記コア台座上の前記オーバークラッド、前記コアの一部、前記コア台座及び前記アンダークラッドの一部を除去して光部品搭載面を形成するとともに前記コアの端面を露出させ；前記コアの端面に光結合するように前記光部品搭載面上に光部品を搭載する；各スキップからなることを特徴とする光導波路付光学装置の製造方法が提供される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、本発明第１実施形態の光導波路付光学装置の平面図が示されている。本実施形態の光導波路付光学装置は、第１マッハ・ツェンダ構造光干渉装置１００と第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置２００を直列接続して構成される。
【００２９】
第１入力用光導波路１０１に第１入力用３ｄＢ光分岐、又は光カプラー１０２が光学的に接続されており、第１入力用３ｄＢ光カプラー１０２の第１入力用光導波路１０１と反対側には第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０が光学的に接続されている。
【００３０】
第１、第２干渉用光導波枝１１０，１２０の他端は第１出力用３ｄＢ光カプラー１０４に光学的に接続されている。第１出力用３ｄＢ光カプラー１０４の第１、第２干渉用光導波枝１１０，１２０と反対側には第１出力用光導波路１０５が光学的に接続されている。
【００３１】
第１干渉用光導波枝１１０は第２干渉用光導波枝１２０より長く形成されている。通常、使用波長に対してπだけ位相がずれるように第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０の長さが設定されている。
【００３２】
または、ｎを零を含む正の整数、αを零に等しいか大きく且つ１より小さい数とするとき、第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０を通過する所定の波長の光の位相差が（２ｎ＋１＋α）πとなるように第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０の長さが調節されている。
【００３３】
第１出力用導波路１０５は第２入力用光導波路２０１に光学的に接続されている。または、第１出力用光導波路１０５は第２入力用光導波路２０１と同じものである。
【００３４】
第２入力用光導波路２０１は第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置２００の第２入力用３ｄＢ光カプラー２０２に光学的に接続されている。第２入力用３ｄＢ光カプラー２０２の第２入力用光導波路２０１と反対側には第３、第４干渉用光導波枝２１０，２２０が光学的に接続されている。
【００３５】
第３、第４干渉用光導波枝２１０，２２０の他端は第２出力用光カプラー２０４に光学的に接続されている。第２出力用光カプラー２０４の第３、第４干渉用光導波枝２１０，２２０の反対側には第２出力用光導波路２０５が光学的に接続されている。
【００３６】
一般的に第３、第４干渉用光導波枝２１０，２２０は同一の長さに形成されている。または、ｎを０を含む正の整数とするとき、第３及び第４干渉用光導波枝２１０，２２０を通過する所定の波長の光の位相差が２ｎπとなるように第３及び第４干渉用光導波枝２１０，２２０の長さが調節されている。
【００３７】
第１干渉用光導波枝１１０の上には第１制御手段である第１ヒータ１０３が設けられている。第１ヒータ１０３は配線パターン１０７により駆動回路１３０に接続されている。
【００３８】
第３干渉用光導波枝２１０の上には第２位相制御手段である第２ヒータ２０３が設けられている。第２ヒータ２０３は配線パターン２０７により駆動回路２３０に接続されている。
【００３９】
駆動回路１３０，２３０はコントローラ１４０により制御される。コントローラ１４０は例えばマイクロ・プロセッサ・ユニット（ＭＰＵ）から構成される。
【００４０】
第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置２００の第３、第４干渉用光導波枝２１０，２２０は互いに長さが等しいので、第２ヒータ２０３は第４干渉用光導波枝２２０上に搭載されても良い。
【００４１】
第２出力用光導波路２０５にはモニタ用光カプラー（光分岐）３０１が光学的に接続されている。３０２は分岐されたモニタ光を導く光導波路である。フォトダイオード搭載部３００はコア台座３０３を有している。コア台座３０３はフォトダイオード搭載面３０５を画成しており、フォトダイオード搭載面３０５上にフォトダイオード４００が搭載されている。
【００４２】
図２の断面図を参照すると、光導波路６００は基板６１０と、クラッド６２０と、クラッド６２０中に埋め込まれた入力用光導波路（コア）１０１、複数の高さ調節層５００を含んでいる。
【００４３】
基板６１０はシリコン基板から形成され、光導波路６００のコア（１０１及び５００）及びクラッド６２０はシリコン基板６１０上にＣＶＤ法で形成した石英から構成される。例えば、コア１０１とクラッド６２０で形成される光導波路の有効屈折率は１．４６である。
【００４４】
第１及び第２ヒータ１０３，２０３は幅４０μｍ、厚さ０．３μｍ〜０．５μｍのクローム薄膜から形成される。配線パターン１０７，２０７は金の薄膜から形成されている。
【００４５】
第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０を構成する要素枝の構成を図３に例示する。要素枝１１１，１１３，１１５及び１１７は図３に示すように曲率半径Ｒ、回転角βの円弧で構成される。具体的な値は例えばＲが２０ｍｍ、βが０．０８２６ラジアンである。
【００４６】
要素枝１１２と１１６はそれぞれ要素枝１１１と１１３及び１１５と１１７を接続する左右方向の（水平な軸に投影した）長さがＬｘの直線である。Ｌｘは例えば７８μｍである。
【００４７】
このとき第１干渉用光導波枝１１０の光路長は第２干渉用光導波枝１２０に比べて約０．７８μｍ長くなる。尚、直線要素枝１１２と１１６は円弧要素枝１１１，１１３，１１５及び１１７の接線となるように位置関係が設定されている。要素枝１１４は直線である。
【００４８】
第２干渉用光導波枝１２０は要素枝１２１，１２２，１２３，１２４及び１２５を含んでいる。要素枝１２１，１２２，１２４及び１２５は曲率半径Ｒ、回転各βの円弧で構成される。要素枝１２３は直線である。
【００４９】
第２干渉用光導波枝１２０は直線の要素枝１１２及び１１６に相当する部分がない構造であるので、直線要素枝１１２及び１１６による長さの増加分ΔＬは２×ｎ×ＬX×｛（１／ｃｏｓβ）−１｝になる。
【００５０】
ｎは干渉用光導波枝１１０，１２０の屈折率である。例えば、ｎ＝１．４６、β＝０．０８２６ラジアンとすれば、ΔＬはＬｘの約１００分の１になる。よって、Ｌｘを１μｍピッチで設定するだけで、０．０１μｍの精度で光路長差を設定することができる。
【００５１】
尚、角度βをこれより小さくすれば、より微小な長さの差の設定が可能になる。逆に角度βを大きくすれば、粗い長さの差の設定が可能になる。本実施形態ではこのように第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０を複数の要素枝から構成することにより、微小な光路長差の設定が容易になる。
【００５２】
第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置２００の第３及び第４干渉用光導波枝２１０，２２０は同一構成である。即ち、第３干渉用光導波枝２１０は直線要素枝２１３と曲率半径Ｒ、回転角βの要素枝２１１，２１２，２１４及び２１５から構成される。
【００５３】
同様に、第４干渉用光導波枝２２０は直線要素枝２２３と曲率半径Ｒ，回転角βの円弧である要素枝２２１，２２２，２２４及び２２５から構成される。
【００５４】
上述したように要素枝１２３，２１３及び２２３は直線であり、その長さは例えばヒータ１０３，２０３の長さが４ｍｍのとき４．６ｍｍである。要素枝１１４も直線であり、その長さは要素枝１２３の長さからＬｘの２倍を差し引いた長さに等しく、例えばＬｘが７８μｍのとき、４４４４μｍである。
【００５５】
第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の第１干渉用光導波枝１１０は第２干渉用光導波枝１２０よりも着目波長に対して位相πだけ長いものを用い、第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置２００の干渉用光導波枝２１０，２２０は互いに長さが等しいものを用いるものとする。
【００５６】
コントローラ１４０で駆動回路２３０を制御して、第２ヒータ２０３には予め位相差πを与えるだけの電力Ｐ０を注入しておく、このとき第１ヒータ１０３への注入電力は０である。このとき着目する波長λ０の光に対する減衰量は最大である。
【００５７】
減衰量を低減するには、第１ヒータ１０３にＰ１の電力を加え、第２ヒータ２０３に注入する電力をＰ１だけ減ずる。注入パワーに応じて干渉用光導波枝１１０，１２０，２１０，２２０を通過した光の位相が変化し、減衰量が変化する。
【００５８】
図４に図１に示した光導波路付光学装置（光減衰器）の波長と減衰量（透過損失）の関係を示す。
【００５９】
図４中の線（ａ）は、着目波長λ０において、第１干渉用光導波枝１１０が第２干渉用光導波枝１２０よりも着目波長に対して位相πだけ長い第１マッハ・ツェン構造干渉装置１００の透過損失スペクトルであり、線（ｆ）は干渉用光導波枝２１０，２２０の長さが等しい第２マッハ・ツェンダ構造干渉装置２００の透過損失スペクトルである。
【００６０】
線（ｆ）の損失の大きさは、２つの３ｄＢカプラー２０２、２０４の過剰損失と干渉用光導波枝２１０，２２０の伝搬損失の和に等しい。
【００６１】
ここに第２ヒータ２０３にＰ０のパワーを加えると、第２マッハ・ツェンダ構造干渉装置２００の透過損失スペクトルは線（ａ）に等しくなる。このとき光減衰器全体の透過損失スペクトルは、第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の透過損失スペクトルと第２マッハ・ツェンダ構造干渉装置２００の透過損失スペクトルの和となり、線（ｂ）で示される。
【００６２】
次に、第１ヒータ１０３に加えるパワーをＰ１増加させると、第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の透過損失スペクトルは線（ｃ）になり、第２ヒータ２０３に加えるパワーをＰ１低減させると、第２マッハ・ツェンダ構造干渉装置２００の透過損失スペクトルは線（ｄ）になる。
【００６３】
直列に接続された２つのマッハ・ツェンダ構造干渉装置１００，２００の透過損失スペクトルは、線（ｃ）と線（ｄ）の和、即ち線（ｅ）になる。線（ｅ）はλ０近傍において、線（ｃ）又は線（ｄ）に比較して波長平坦性が優れている。
【００６４】
このとき、第１ヒータ１０３に供給される電力と第２ヒータ２０３に供給される電力の和は常にＰ０に等しい。その結果、減衰量による発熱量の変化がない光減衰器が実現できる。
【００６５】
図５は第１ヒータ１０３に加えるパワー及び第２ヒータ２０３から減ずるパワー（いずれもＰ１）を横軸に取り、縦軸に波長λ０（例えば１．５６μｍ）に対する光導波路付光学装置（光減衰器）の減衰量をプロットしたものである。図５から明らかなように、パワーＰ１により減衰量を制御できることが分かる。
【００６６】
本実施形態の光導波路付光学装置は初期パワーとして第２ヒータ２０３にＰ０（０．５Ｗ）の電力を加えておき、制御時に第１ヒータ１０３にＰ１のパワーを加え、同時に第２ヒータ２０３からＰ１のパワーを差し引くので、トータルの消費電力はＰ０（＝０．５Ｗ）で一定である。
【００６７】
消費電力が一定なので発熱量も一定となり、温度調節が容易になる。更に米国特許５，９５６，４３７号に記載された光減衰器では、消費電力が最大１Ｗになるのに対して、本実施形態によれば消費電力は０．５Ｗまで低減される効果が得られる。
【００６８】
図５に示した減衰特性は特定波長のみに限られるものではなく、例えば図４のλS〜λLの間の波長に着目すると、この波長範囲内では平坦な波長特性を有する可変光減衰器として機能する。
【００６９】
図６にλSを１．５２５μｍ、λLを１．６０８μｍにしたときの透過損失スペクトルを示す。図６で線（ａ）は第１ヒータ１０３のパワーが小で、第２ヒータ２０３のパワーが大のときの透過損失スペクトルを示しており、線（ｄ）は第１ヒータ１０３のパワーが大で、第２ヒータ２０３のパワーが小のときの透過損失スペクトルを示している。線（ｂ）及び線（ｃ）は第１及び第２ヒータ１０３，２０３に加えるパワーが中間程度のときの透過損失スペクトルをそれぞれ示している。
【００７０】
図７は加算平均中心波長（＝１．５６５μｍ）の損失に対する相対損失を示すグラフである。線（ａ）〜線（ｄ）は図６の条件に対応している。損失が大きいほど波長依存性も大きくなるが、その最大値はおよそ０．９ｄＢである。
【００７１】
図５において、制御に必要な最大減衰量が小さい場合、例えば最大減衰量を２０ｄＢにする場合には、第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０の長さの差を、例えば０．１Ｗのパワーを加えた場合に相当するだけ増加させ、且つ第２マッハ・ツェンダ構造干渉装置２００に加える初期パワーを少し減じても、例えば０．４Ｗまで減じても良い。
【００７２】
第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０の長さの差を、例えば０．１Ｗのパワーを加えた場合に相当するだけ少しだけ増加させるには、例えば図３のＬｘを９１．２μｍまで長くすれば良い。このとき、第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０の光路長差は０．９１２μｍになる。
【００７３】
即ち、ｎをゼロを含む正の整数、αをゼロに等しいか大きく且つ１より小さい数とするとき、第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０の長さの差を、所定の波長（本実施形態では１．５６μｍ）の光の位相差が（２ｎ＋１＋α）πになるように設定する。本実施形態ではαは０．２である。
【００７４】
第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０の光路長の差を０．９１２μｍにしたときの、第１及び第２ヒータ１０３，２０３に加えるパワーと減衰量の関係を図８に示す。このとき第１及び第２ヒータ１０３，２０３のトータルの消費電力は０．４Ｗになり、消費電力が０．１Ｗ低減されることが分かる。
【００７５】
次に、第１ヒータ１０３に注入する電力量を第２ヒータ２０３から減ずる電力量よりやや多くすると、波長平坦性が最良になる。この理由を図９を用いて説明する。
【００７６】
図９は第１ヒータ１０３に注入する電力量を第２ヒータ２０３から減ずる電力量よりやや多くした場合の、第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００、第２マッハ・ツェンダ構造干渉装置２００及び２つの干渉装置１００，２００を直列接続した場合の透過損失スペクトルを示すものである。
【００７７】
図９において、線（ａ）は第１ヒータ１０３に加えるパワーが零であり、第２ヒータ２０３に加えるパワーがＰ０（位相差πを与えるパワー）のときの第１及び第２マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００及び２００の透過損失スペクトルである。
【００７８】
線（ｄ）は第２ヒータ２０３に加える電力をＰ０からＰ２だけ減じたときの第２マッハ・ツェンダ構造干渉装置２００の透過損失スペクトルであり、線（ｃ）は第１ヒータ１０３にＰ１のパワーを加えたときの第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の透過損失スペクトルである。
【００７９】
線（ｅ）は第１及び第２マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００，２００を直列接続した場合の透過損失スペクトルである。Ｐ１＝Ｐ２の場合は図４の線（ｅ）のようになり、波長λSとλLに着目すると、長波長側の減衰量が大きくなる。
【００８０】
一方Ｐ１＞Ｐ２にし、その差を適切な値に調節すると、波長λSとλLに着目したとき、図９の線（ｅ）のように左右対称な減衰スペクトルになる。よって、Ｐ１＝Ｐ２の場合に比較して波長平坦性が改善される。
【００８１】
このように第１ヒータ１０３に注入する電力量を第２ヒータ２０３から減ずる電力量よりやや多くした場合にも、２つのヒータ１０３，２０３に供給される電力量の和の変化は米国特許第５，９５６，４３７号に開示された光減衰器に比較して小さいので、光減衰器全体の発熱量の変化が小さくなる効果を生ずる。
【００８２】
図１０の線（ａ）は第１ヒータ１０３に加えるパワーを第２ヒータ２０３から減ずるパワーより大きくした場合の、パワー配分の例を示している。線（ｂ）は第１ヒータ１０３に加えるパワーがＰ１、第２ヒータ２０３に加えるパワーがＰ０−Ｐ１の場合（Ｐ０＝０．５Ｗ）である。このとき、図６に示す透過損失スペクトルになる。
【００８３】
線（ａ）は、屈折率が１のときの第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の第１干渉用光導波枝１１０の長さを第２干渉用光導波枝１２０の長さよりも、１．５６５９５μｍの２分の１だけ長く設定した場合に、波長平坦性改善のために選定したパワー配分である。
【００８４】
図１１は図１０のパワー配分になるように第１及び第２ヒータ１０３，２０３に加えるパワーを変化させたときの透過損失スペクトルである。線（ａ）〜線（ｄ）は図６の条件に対応する。
【００８５】
図１２は加算平均中心波長（＝１．５６５μｍ）の損失に対する相対損失を示すグラフである。図７に比べて平坦化されていることが分かる。
【００８６】
一例として、図９のλSを１．５２５μｍ、λLを１．６０８μｍ、中心波長をλSとλLの相乗平均（＝１．５６５９５μｍ）に選び、第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０の光路長の差が中心波長の１／２（＝０．７８２９２９７５μｍ）になるようにＬｘを７８．２９７５μｍに選定した。
【００８７】
このとき、中心波長におけるマッハ・ツェンダ構造干渉装置１００，２００の減衰量の波長微分の和が零になるように第１ヒータ１０３と第２ヒータ２０３に加えるパワーを求めれば、図１０の線（ａ）に示す関係が得られる。
【００８８】
図１３は図１０に示したケースでの透過損失と総合消費電力の関係を示すグラフである。図１０の線（ａ）に示す場合（消費電力０．５Ｗで一定）に比べやや消費電力が上昇するが、上述した従来例（最大消費電力１Ｗ）に比べると低消費電力化される。
【００８９】
図１４はヒータに加えるパワー配分の更に他の例を示すグラフである。図１４の線（ａ）は、屈折率が１のときの第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の第１干渉用光導波枝１１０の長さを第２干渉用光導波枝１２０の長さよりも、１．９５２７μｍの２分の１だけ長く設定した場合に、波長平坦性改善のために選定したパワー配分である。
【００９０】
この場合の第１ヒータ１０３に加えるパワーがゼロのときの状態が、図１０の線（ａ）の場合の第１ヒータ１０３に０．１５Ｗのパワーを加えた場合に相当する。よって、消費電力が低下する。
【００９１】
図１５は図１４に示したケースでの透過損失と総合消費電力の関係を示すグラフである。図１３のグラフと比較すると明らかなように、最大パワーが約０．１２ｍＷ低減されていることが分かる。
【００９２】
次に、ｎを零を含む正の整数、αを零に等しいか大きく、且つ１より小さい数として、第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の第１干渉用光導波枝１１０を第２干渉用光導波枝１２０よりも着目波長に対して位相（２ｎ＋１＋α）π相当だけ長くすると、減衰量を所望の値から最小値まで或いは所望の値から最大値まで変化させるのに要する最大消費電力を低減することが可能になる。この理由を図１６を用いて説明する。
【００９３】
図１６は第１実施形態の透過損失スペクトルの更に他の例を示す図である。図１６において、線（ａ１）は第１干渉用光導波枝１１０を第２干渉用光導波枝１２０よりも着目波長に対して位相π＋φ１相当だけ長くした第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００において、第１ヒータ１０３に加える電力がゼロのときの透過損失スペクトルである。
【００９４】
線（ａ２）は干渉用光導波枝２１０，２２０の長さが等しいマッハ・ツェンダ構造干渉装置２００において、第３干渉用光導波枝２１０が第４干渉用光導波枝２２０よりも着目波長に対して位相π−φ２相当だけ長くなるように第２ヒータ２０３に所定のパワーを加えたときの透過損失スペクトルである。
【００９５】
線（ｂ）はこのときの第１及び第２マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００，２００を直列接続した場合の透過損失スペクトルである。ここにφ１とφ２は零より大きくπより小さい位相差である。
【００９６】
位相は２πごとに変化しても良いので、π＋φ１をαを用いて一般的に（２ｎ＋１＋α）πと表現することができる。このようにすると、図１６に示したように、波長λS〜λLの範囲でＬ０以上の透過損失が得られる。
【００９７】
次に、第１ヒータ１０３にＰ１のパワーを加え、第２ヒータ２０３からＰ２のパワーを減ずると、それぞれ図１６で線（ｃ）及び線（ｄ）に示すように透過損失スペクトルが平行移動する。その結果、図１６の線（ｅ）の減衰特性が得られる。
【００９８】
ここで、マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００及び２００の干渉用光導波路枝間の位相差が零又は２ｎπ（ｎは正の整数）になるようにしたとき、透過損失が最小になるが、このように制御すれば初期のオフセットφ２があるため、第２ヒータ２０３に最初に加えるパワーを小さくできる。その結果、消費電力が低減される効果を生じる。
【００９９】
尚、図１６において、φ１＞φ２のとき、線（ｂ）で示す損失スペクトルの平坦性が良好になる。また、第１ヒータ１０３にパワーを加えると同時に第２ヒータ２０３に加えるパワーを減少させるので、トータルのパワー変動が小さくなる効果を生じる。
【０１００】
以上の説明では、図１に示すように第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００を左側に配置し、第２マッハ・ツェンダ構造干渉装置２００を右側に配置する例について説明したが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００と２００の左右の位置を入れ替えても良い。
【０１０１】
また、本発明による光導波路付光学装置は光を左右のどちらから入射させても同じ特性になる。更に、図１に示した実施形態では第２ヒータ２０３が上側の第３干渉用光導波枝２１０上に形成されているが、第２ヒータ２０３を下側の第４干渉用光導波枝２２０上に形成しても良い。
【０１０２】
図１に示した第１実施形態の光導波路付光学装置（光減衰器）はＷＤＭ通信において複数の光源のパワーを一定化するイコライザとして使用すると特に有利である。
【０１０３】
即ち、各々の光源の後段に図１に示した光減衰器を配置し、最も光パワーが小さい光源に対する減衰量を零とし、それよりパワーが大きい光源を減衰させて光減のパワーをイコライズする。このようにイコライザとして使用する場合、比較的損失が小さい領域で使用される。
【０１０４】
図１に示した第１実施形態において、例えば第１マッハ・ツェンダ構造光干渉装置１００の第１干渉用光導波枝１１０の長さを第２干渉用光導波枝１２０よりも１．５６５９５μｍだけ長くすれば、第１及び第２ヒータ１０３，２０３に加える電力が零のとき波長１．５６５９５μｍの光に対する透過損失が最小になる光導波路付光学装置が実現される。尚、長さの差として例示した１．５６５９５μｍは真空中に換算した光路長差である。
【０１０５】
よって、本実施形態の光学装置（光減衰器）は、ＷＤＭ通信において複数の光源のパワーを一定化するイコライザとして用いる場合、ほぼ最小消費電力となるような動作領域で動作することになり、低消費電力化を図ることができる。
【０１０６】
図１７を参照すると、光部品搭載部３００の分解斜視図が示されている。シリコン基板６１０上に形成された導波路層６００中に、反応性イオンエッチングにより、コアの中心より１０μｍ低い位置に底面を有する光部品搭載面３０５を形成し、ここにフォトダイオード４００を載置している。
【０１０７】
図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）を参照して、光部品搭載部の製造方法について説明する。図１８（Ａ）に示すように、シリコン基板６１０上にＣＶＤ法により厚さ２０μｍのクラッド層を形成し、次いで厚さ７μｍのコアとなる層を形成する。
【０１０８】
次に、フォトリソグラフィプロセスによりエッチング用マスクパターンを形成し、更にマスクパターン上から反応性イオンエッチングによりコアパターン３０２及びコア台座３０３を形成する。
【０１０９】
次いで、コアパターン３０２及びコア台座３０３を覆うように厚さ２０μｍのクラッド層を堆積する。これにより、図１８（Ａ）に示すように、コアパターン３０２及びコア台座３０３に相当する部分の表面が盛上がった構造が形成される。３１０は表面の盛上がった部分である。
【０１１０】
次に図１８（Ｂ）に示すように、フォトリソグラフィプロセスによりエッチング用マスクパターンを形成し、このマスクパターンの上から反応性イオンエッチングにより溝３０４を形成する。溝３０４の深さは、コア中心と光部品搭載面３０５との高さの方向の差が１０μｍとなるように、エッチング時間で調節する。
【０１１１】
このようにすると、平坦な光部品搭載面３０５と、コアが存在するために光部品搭載面３０５と同じ高さの面（コア痕）３０９の左右が窪んだ部分ができる。
【０１１２】
次に、図１８（Ｃ）に示すように、ボンディングパッド３０７を形成する。次いで、図１７に示すようにこのボンディングパッド３０７上にフォトダイオード４００をボンディングする。このフォトダイオード４００のボンディング時に、コア痕３０９をフォトダイオード４００の左右方向の位置合わせの基準マークに用いることができる。
【０１１３】
コア台座を形成しない比較例の光部品搭載部の製造方法を図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）を用いて説明する。図１８（Ａ）に示すようなコア台座３０３がない場合、光導波路形成後の表面は例えば図１９（Ａ）に示すようにコアのある部分のみが盛上がったものとなる。
【０１１４】
このように表面が盛上がったものをエッチングすると、エッチングされた部分の底面に元の表面の高低差が転写されるので、図１９（Ｂ）に示すように、光部品搭載面３０５に突起３０８が形成される。この突起は光部品のボンディング時の邪魔になる。
【０１１５】
これに対して、図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）に示した本発明の光部品搭載部の製造方法によれば、コア台座３０３を形成したあとエッチングするので、光部品搭載面３０５の表面が平坦になる。その結果、ボンディングパッド３０７の形成が容易になり、且つフォトダイオード４００の搭載が容易になる。
【０１１６】
図２の断面図に示されるように、光入出力ポートが形成された端面近傍にストライプ状の複数の高さ調節層５００が形成されている。この高さ調節層５００は入力用導波路（コア）１０１と同じ高さを有している。
【０１１７】
このような高さ調節層５００を形成しておくと、導波路６００上に他の部材（例えば図２０（Ａ）の部材７００）を装着したとき、高さ調節層５００が接着層８００の厚さを調節するためのスペーサとして作用し、接着層８００の厚さが均一になり、接着高度が向上する。
【０１１８】
接着層を上側表面の凹凸の深さよりも薄くしたい場合には、図２０（Ｂ）に示すように高さ調節層５００の幅を広げれば良い。このようにすれば、図２０（Ｃ）に示すように、コア１０１の左右の一部を除き接着層８００を薄くすることができる。
【０１１９】
図２１及び図２２は図１に示した光学装置の左端又は右端に光ファイバを接続する例を示すものである。６００はシリコン基板６１０、クラッド６２０、光導波路のコア１０１及びコア１０１と同じ層で形成された高さ調節層５００を含む光導波路である。
【０１２０】
７００はシリコン基板６１０の端部上に搭載される部材であり、９００はＶ溝９１１を有する基板９１０，光ファイバ９２０及び押え板９３０で構成される光ファイバ付ブロックである。
【０１２１】
押え板９３０は基板９１０に貼り付けられ、光ファイバ２０を保持する。部材７００を貼り付けたシリコン基板６００と光ファイバ付ブロック９００は図２２に示すように付き合わせられ、位置合わせされて接着される。８００，８１０，８２０は接着剤である。
【０１２２】
このような方法で光ファイバを接続する際、高さ調節層５００を用いると、図２０（Ａ）に示すように接着剤層８００の厚さが均一化され、接着強度や信頼性が向上する。尚接着剤層８００を薄くしたい場合には、図２０（Ｃ）に示すように高さ調節層５００の幅を広くすれば良い。
【０１２３】
図１に示した第１実施形態では、３ｄＢ光カプラー１０２，１０４，２０２，２０４にＹ字カプラーを用いる例について説明したが、３ｄＢ光カプラーの構成はこれに限定されるものではない。例えば、図２３及び図２４に示すように、３ｄＢ光カプラーとしてギャップのある方向性結合器１０２´，１０４´，２０２´，２０４´を用いることができる。
【０１２４】
また、ジャーナル・オーブ・ライトウェーブ・テクノロジ、ＶＯＬ．１３、ＮＯ．４、ｐｐ．６１５−６２７（１９９５）に記載されているギャップのない方向性結合器（ＭＭＩ光カプラー）等を用いても良い。
【０１２５】
図２５を参照すると、本発明第２実施形態の光導波路付光学装置の平面図が示されている。図１に示された第１実施形態と実質的に同一構成部分については同一符号を付し、重複を避けるためその説明を省略する。
【０１２６】
第１マッハ・ツェンダ構造光干渉装置１００´は第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０を有している。ｎを零を含まない正の整数とするとき、第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０を通過する所定の波長の光の位相差が２ｎπとなるように、第１干渉用光導波枝１１０の長さが第２干渉用光導波枝１２０の長さより長く形成されている。一般的には、位相差が２πとなるように形成されている。
【０１２７】
そして、短い方の干渉用光導波枝１２０上にヒータ１０３が搭載されている。ヒータ１０３は配線パターン１０７を介して駆動回路１３０に接続されている。
【０１２８】
第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置２００´は図１に示した第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置２００と実質的に同一構造である。即ち、第３及び第４干渉用光導波枝２１０，２２０の長さは一般的に同一長さである。
【０１２９】
或いは、より一般的には、ｎを零を含む正の整数とするとき、第３及び第４干渉用光導波枝２１０，２２０を通過する所定の波長の光の位相差が２ｎπとなるように第３及び第４干渉用光導波枝２１０、２２０の長さが調節されている。
【０１３０】
第４干渉用光導波枝２２０上に第２ヒータ２０３が搭載されている。第４干渉用光導波枝２２０上に搭載する変わりに、ヒータ２０３を第３干渉用光導波枝２１０上に搭載するようにしても良い。
【０１３１】
ヒータ２０３は配線パターン２０７を介して駆動回路２３０に接続されている。ＭＰＵ等のコントローラ１４０が駆動回路１３０，２３０を制御する。
【０１３２】
本実施形態の光導波路付光学装置は以下のように作動する。第１干渉用光導波枝１１０は第２干渉用光導波枝１２０よりも所定の波長の光に対して２π相当長さが長く、第３及び第４干渉用光導波枝２１０，２２０がその長さが等しいものとする。
【０１３３】
ヒータ１０３，２０３に電力を印加しないとき、第１マッハ・ツェンダ構造光干渉装置１００´及び第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置２００´の損失はそれぞれ実質上零で最小となる。ヒータ１０３に加える電力を増加すると、第１マッハ・ツェンダ構造光干渉装置１００´の損失は増加し、位相差がπのとき損失が最大となる。
【０１３４】
ヒータ１０３を加熱した場合の第１マッハ・ツェンダ構造光干渉装置１００´の光透過率の変化が図２６（Ａ）に示されている。ここで、λSは１．５２５μｍ、λLは１．６０８μｍであり、λSとλL間の波長領域がＷＤＭ通信に使用される。図２６（Ａ）から明らかなように、ヒータ１０３に加えるパワーを増加すると、ＷＤＭ通信で使用する波長領域での損失が増加する。
【０１３５】
一方、第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置２００´のヒータ２０３に加える電力を増加すると、第３及び第４干渉用光導波枝２１０，２２０を通過する光の位相が徐々にずれるため、損失が増加し、位相差πのとき損失が最大となる。
【０１３６】
ヒータ２０３を加熱した場合の第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置２００´の光透過率の変化が図２６（Ｂ）に示されている。図２６（Ｂ）から明らかなように、ヒータ２０３に加えるパワーを増加すると、ＷＤＭ通信で使用される波長領域での損失が増大する。
【０１３７】
第１及び第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置１００´，２００´を直列接続したときの光透過率の変化が図２７に示されている。２つのマッハ・ツェンダ構造干渉装置１００´，２００´を直列接続することにより、各々の光透過率が加算され、波長平坦性に優れた光減衰器を得ることができる。
【０１３８】
一般的に、ＷＤＭ通信におけるイコライザは比較的損失が小さい領域で使用されるため、本実施形態の光減衰器をＷＤＭ通信のイコライザに採用する場合には、ほぼ最小消費電力となるような動作領域で動作することになり、低消費電力化を図ることができる。
【０１３９】
【発明の効果】
本発明の光導波路付光学装置は以上詳述したように構成したので、波長平坦性に優れるとともに消費電力の低減化を図った可変光減衰器を提供できるという効果を奏する。更に、発熱量の変化が小さいので温度制御が容易になる。ＷＤＭ通信のイコライザとして使用した場合、多重化されたチャネルの数が増えるほど、従来例に比べてより大きな消費電力の低下を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施形態の平面図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】干渉用光導波枝の詳細図である。
【図４】第１実施形態の透過損失スペクトルの一例を示す図である。
【図５】ヒータに加えるパワー配分を示すグラフである。
【図６】ヒータに加えるパワーを変化させたときの透過損失を示すグラフである。
【図７】加算平均中心波長（＝１．５６５μｍ）の損失に対する相対損失を示すグラフである。
【図８】ヒータに加えるパワー配分の他の例を示すグラフである。
【図９】第１実施形態の透過損失スペクトルの他の例を示す図である。
【図１０】ヒータに加えるパワー配分の更に他の例を示すグラフである。
【図１１】図１０のパワー配分になるようにヒータに加えるパワーを変化させたときの透過損失を示すグラフである。
【図１２】加算平均中心波長（＝１．５６５μｍ）の損失に対する相対損失を示すグラフである。
【図１３】図１０に示したケースでの透過損失と総合消費電力の関係を示すグラフである。
【図１４】ヒータに加えるパワー配分の更に他の例を示すグラフである。
【図１５】図１４に示したケースでの透過損失と総合消費電力の関係を示すグラフである。
【図１６】第１実施形態の透過損失スペクトルの更に他の例を示す図である。
【図１７】光部品の搭載を示す分解斜視図である。
【図１８】図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）は光部品搭載部の製造方法を示す図である。
【図１９】図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）は比較例による光部品搭載部の製造方法を示す図である。
【図２０】図２０（Ａ）〜図２０（Ｃ）は第１実施形態の端部の構成を示す図である。
【図２１】光ファイバ接続部の分解斜視図である。
【図２２】光ファイバ接続部の斜視図である。
【図２３】第１実施形態の変形例を示す図である。
【図２４】第１実施形態の他の変形例を示す図である。
【図２５】本発明第２実施形態の平面図である。
【図２６】図２６（Ａ）は第１マッハ・ツェンダ構造光干渉装置のヒータを加熱した場合の光透過率の変化を示す図であり、図２６（Ｂ）は第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置のヒータを加熱した場合の光透過率の変化を示す図である。
【図２７】光干渉装置を２段直列に接続したときの光透過率の変化を示す図である。
【符号の説明】
１００ 第１マッハ・ツェンダ構造光干渉装置
１０１ 第１入力用光導波路
１０２ 第１入力用３ｄＢ光カプラー
１０３ 第１ヒータ
１０４ 第１出力用光カプラー
１０５ 第１出力用光導波路
１１０ 第１干渉用光導波枝
１２０ 第２干渉用光導波枝
２００ 第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置
２０１ 第２入力用光導波路
２０２ 第２入力用光カプラー
２０３ 第２ヒータ
２０４ 第２出力用光カプラー
２０５ 第２出力用光導波路
２１０ 第３干渉用光導波枝
２２０ 第４干渉用光導波枝
４００ フォトダイオード
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に可変光減衰機能を有する光導波路付光学装置、特に、光導波回路を透過する光の減衰を電気的に制御可能な光導波路付光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第５，９５６，４３７号（特開平１１−２４９０８９号）には、第１のマッハ・ツェンダ構造光干渉装置と第２のマッハ・ツェンダ構造光干渉装置とを直列接続した電気制御可能型光減衰器が開示されている。
【０００３】
第１のマッハ・ツェンダ構造光干渉装置の一対の光導波枝のうち一方の光導波枝は他方の光導波枝よりも長く形成されており、同様に第２のマッハ・ツェンダ構造光干渉装置の一対の光導波枝のうち一方の光導波枝は他方の光導波枝よりも長く形成されている。
【０００４】
第１のマッハ・ツェンダ構造光干渉装置の長い方の光導波枝に位相制御手段が設けられており、第２のマッハ・ツェンダ構造光干渉装置の短い方の光導波枝に位相制御手段が設けられている。一般的に長い方の光導波枝は、ここを通過する光の位相が短い方の光導波枝を通過する光の位相に比べてπ又は２πだけ遅延するように構成されている。
【０００５】
位相遅延量がπに設定されているとき、位相制御手段による位相遅延量が零のとき最大の減衰量が、即ち最大の損失が得られ、位相制御手段による位相遅延量がπのとき最小の減衰量が、即ち最小の損失が得られる。
【０００６】
位相遅延量が２πに設定されているときには、位相制御手段による位相遅延量が零のとき最小の減衰量、即ち最小の損失が得られ、位相制御手段による位相遅延量がπのとき、最大の減衰量が、即ち最大の損失が得られる。
【０００７】
光導波枝には石英が用いられ、位相制御手段には電気ヒータが用いられている。電気ヒータに注入する電力を増加させると電気ヒータが搭載された光導波枝の温度が上昇し、屈折率が高くなる。
【０００８】
その結果、電気ヒータを搭載した光導波枝を通過する光の位相遅延量は大きくなり、初期位相遅延量がπに設定されているとき減衰量が低減する。一方、初期位相遅延量が２πに設定されているときには、減衰量が増加する。
【０００９】
この特許に記載された電気制御可能型光減衰器では、第１及び第２のマッハ・ツェンダ構造光干渉装置の減衰特性が加算され、波長平坦性に優れた光減衰器が実現される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
位相制御手段にヒータを用いる場合、各々のヒータに最大５００ｍW程度（２つの総和は約１Ｗ）の電力を注入したとき位相がπ変化し、減衰量を最小から最大まで制御できる。
【００１１】
米国特許第５，９５６，４３７号に記載された光減衰器では、各ヒータにほぼ同量のエネルギーを注入して減衰量を制御するため、減衰量による注入パワーの変化が大きくなる。その結果、装置全体の発熱量変化が大きくなる。
【００１２】
発熱量の変化が大きいと、当該減衰器及びその周辺装置の温度が変化しやすくなる。このように上記米国特許に記載された光減衰器は、減衰量の変化により温度が変化しやすい欠点がある。
【００１３】
また、波長分割多重（ＷＤＭ）通信において、複数の光源のパワーを一定化（イコライズ）するイコライザとして可変光減衰器が使用される。この場合、各々の光源の後段に可変光減衰器を配置し、最も光パワーが小さい光源に対する減衰量を零とし、それよりパワーが大きい光源を減衰させてパワーをイコライズする。このように可変光減衰器をイコライザとして使用する場合、比較的損失が小さい領域で使用される。
【００１４】
上記米国特許に記載された電気制御可能型光減衰器の場合、損失が最も小さくなるのはヒータに入力するパワーが最大のときである。よって、この光減衰器をイコライザとして使用する場合には、ほぼ最大消費電力となるような動作領域で動作させることになる。例えば、３２チャネルのＷＤＭ通信のイコライザとして使用する場合、最大消費電力が約３２Ｗとなる。
【００１５】
よって、本発明の目的は、低消費電力化を測った減衰量を電気制御可能な光導波路付光学装置を提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、減衰量による発熱量の変化の低減を図った減衰量を電気制御可能な光導波路付光学装置を提供することである。
【００１７】
本発明の更に他の目的は、光導波路付光学装置の製造方法を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、第１入力用光導波路と、該第１入力用光導波路に光学的に直列接続された第１入力用３ｄＢ光カプラーと、該第１入力用３ｄＢ光カプラーの前記第１入力用光導波路とは反対の側にそれぞれ光学的に直列接続された第１干渉用光導波枝及び該第１干渉用光導波枝より長さの短い第２干渉用光導波枝と、該第１及び第２干渉用光導波枝に光学的に直列接続された第１出力用３ｄＢ光カプラーと、該第１出力用３ｄＢ光カプラーの前記第１及び第２干渉用光導波枝とは反対の側に光学的に直列接続された第１出力用光導波路とを含む第１マッハ・ツェンダ構造光干渉装置と；第２入力用光導波路と、該第２入力用光導波路に光学的に直列接続された第２入力用３ｄＢ光カプラーと、該第２入力用３ｄＢ光カプラーの前記第２入力用光導波路とは反対の側にそれぞれ光学的に直列接続された第３及び第４干渉用光導波枝と、該第３及び第４干渉用光導波枝に光学的に直列接続された第２出力用３ｄＢ光カプラーと、該第２出力用３ｄＢ光カプラーの前記第３及び第４干渉用光導波枝とは反対の側に光学的に直列接続された第２出力用光導波路とを含む第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置と；前記第１干渉用光導波枝上に設けられた第１位相制御手段と；前記第３及び第４干渉用光導波枝のいずれか一方に設けられた第２位相制御手段とを具備し；前記第１位相制御手段は第１電熱素子から構成され、前記第２位相制御手段は第２電熱素子から構成され、前記第１電熱素子を駆動する第１駆動手段と；前記第２電熱素子を駆動する第２駆動手段と；前記第２駆動手段を駆動して前記第２電熱素子に予め所定の初期電気エネルギーを与えておき、前記第１電熱素子に与える電気エネルギーを増加させるときには同時に前記第２電熱素子に与える電気エネルギーを減少させ、前記第１電熱素子に与える電気エネルギーを減少させるときには同時に前記第２電熱素子に与える電気エネルギーを増加させるように前記第１及び第２駆動手段を制御する制御手段とを更に具備し、前記第１及び第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置は光学的に直列接続されており；ｎを零以上の整数とするとき、前記第３及び第４干渉用光導波枝を通過する所定の波長の光の位相差が２ｎπとなるように該第３及び第４干渉用光導波枝の長さが調節されており；ｎを零以上の整数、αを零に等しいか大きく且つ１より小さい数とするとき、前記第１及び第２干渉用光導波枝を通過する所定の波長の光の位相差が（２ｎ＋１＋α）πとなるように該第１及び第２干渉用光導波枝の長さが調節されており、前記制御手段は、前記第３及び第４干渉用光導波枝を通過する所定の波長の光の位相差が（π−φ２）（φ２は、零以上、かつπより小さい）となるように、前記第２駆動手段を駆動して前記第２電熱素子に前記初期電気エネルギーを与え、前記第１及び第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置は同一基板上に形成されていることを特徴とする光導波路付光学装置が提供される。
【００２２】
好ましくは、第１電熱素子に与えられる電気エネルギーの増加量が、当該第１電熱素子に与える電気エネルギーの増加と同時に第２電熱素子から減じられる電気エネルギーの減少量と同じであるように制御する。
【００２３】
代替案として、第１電熱素子に与えられる電気エネルギーの増加量が、当該第１電熱素子に与える電気エネルギーの増加と同時に第２電熱素子から減じられる電気エネルギーの減少量よりも大きくなるように制御する。
【００２４】
本発明によると、波長平坦性が改善されるとともに、２つの電熱素子に供給される電力の総和は従来例に比較して小さくなる。更に、２つの電熱素子に供給される電力の和の変化も従来例に比較して小さくなるので、可変光減衰機能を有する光導波路付光学装置全体の発熱量の変化が小さくなる。
【００２５】
本発明の可変光減衰機能を有する光導波路付光学装置をＷＤＭ通信のイコライザとして使用する場合、一般的に最小消費電力となるような動作領域で動作させるため、低消費電力化を測ることができる。
【００２６】
本発明の他の側面によると、第１入力用光導波路と、該第１入力用光導波路に光学的に直列接続された第１入力用３ｄＢ光カプラーと、該第１入力用３ｄＢ光カプラーの前記第１入力用光導波路とは反対の側にそれぞれ光学的に直列接続された第１干渉用光導波枝及び該第１干渉用光導波枝より長さの短い第２干渉用光導波枝と、該第１及び第２干渉用光導波枝に光学的に直列接続された第１出力用３ｄＢ光カプラーと、該第１出力用３ｄＢ光カプラーの前記第１及び第２干渉用光導波枝とは反対の側に光学的に直列接続された第１出力用光導波路とを含む第１マッハ・ツェンダ構造光干渉装置と；第２入力用光導波路と、該第２入力用光導波路に光学的に直列接続された第２入力用３ｄＢ光カプラーと、該第２入力用３ｄＢ光カプラーの前記第２入力用光導波路とは反対の側にそれぞれ光学的に直列接続された第３及び第４干渉用光導波枝と、該第３及び第４干渉用光導波枝に光学的に直列接続された第２出力用３ｄＢ光カプラーと、該第２出力用３ｄＢ光カプラーの前記第３及び第４干渉用光導波枝とは反対の側に光学的に直列接続された第２出力用光導波路とを含む第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置と；前記第２干渉用光導波枝上に設けられた第１位相制御手段と；前記第３及び第４干渉用光導波枝のいずれか一方に設けられた第２位相制御手段とを具備し；ｍを零を含まない正の整数とするとき、前記第１及び第２干渉用光導波枝を通過する所定の波長の光の位相差が２mπとなるように該第１及び第２観賞用光導波枝の長さが調節されており；ｎを零を含む正の整数をするとき、前記第３及び第４干渉用光導波枝を通過する前記所定の波長の光の位相差が２ｎπとなるように該第３及び第４干渉用光導波枝の長さが調節されており；前記第１及び第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置は光学的に直列接続されていることを特徴とする光導波路付光学装置が提供される。
【００２７】
本発明の更に他の側面によると、光導波路付光学装置の製造方法であって、基板上にアンダークラッドを一様に形成し；前記アンダークラッド上にコア層を一様に形成し；前記コア層をエッチングしてコア及び該コアより幅の広いコア台座を該コアに連続して形成し；前記アンダークラッド上に前記コア及びコア台座を覆うようにオーバークラッドを一様に形成し；エッチングにより前記コア台座上の前記オーバークラッド、前記コアの一部、前記コア台座及び前記アンダークラッドの一部を除去して光部品搭載面を形成するとともに前記コアの端面を露出させ；前記コアの端面に光結合するように前記光部品搭載面上に光部品を搭載する；各スキップからなることを特徴とする光導波路付光学装置の製造方法が提供される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、本発明第１実施形態の光導波路付光学装置の平面図が示されている。本実施形態の光導波路付光学装置は、第１マッハ・ツェンダ構造光干渉装置１００と第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置２００を直列接続して構成される。
【００２９】
第１入力用光導波路１０１に第１入力用３ｄＢ光分岐、又は光カプラー１０２が光学的に接続されており、第１入力用３ｄＢ光カプラー１０２の第１入力用光導波路１０１と反対側には第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０が光学的に接続されている。
【００３０】
第１、第２干渉用光導波枝１１０，１２０の他端は第１出力用３ｄＢ光カプラー１０４に光学的に接続されている。第１出力用３ｄＢ光カプラー１０４の第１、第２干渉用光導波枝１１０，１２０と反対側には第１出力用光導波路１０５が光学的に接続されている。
【００３１】
第１干渉用光導波枝１１０は第２干渉用光導波枝１２０より長く形成されている。通常、使用波長に対してπだけ位相がずれるように第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０の長さが設定されている。
【００３２】
または、ｎを零を含む正の整数、αを零に等しいか大きく且つ１より小さい数とするとき、第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０を通過する所定の波長の光の位相差が（２ｎ＋１＋α）πとなるように第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０の長さが調節されている。
【００３３】
第１出力用導波路１０５は第２入力用光導波路２０１に光学的に接続されている。または、第１出力用光導波路１０５は第２入力用光導波路２０１と同じものである。
【００３４】
第２入力用光導波路２０１は第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置２００の第２入力用３ｄＢ光カプラー２０２に光学的に接続されている。第２入力用３ｄＢ光カプラー２０２の第２入力用光導波路２０１と反対側には第３、第４干渉用光導波枝２１０，２２０が光学的に接続されている。
【００３５】
第３、第４干渉用光導波枝２１０，２２０の他端は第２出力用光カプラー２０４に光学的に接続されている。第２出力用光カプラー２０４の第３、第４干渉用光導波枝２１０，２２０の反対側には第２出力用光導波路２０５が光学的に接続されている。
【００３６】
一般的に第３、第４干渉用光導波枝２１０，２２０は同一の長さに形成されている。または、ｎを０を含む正の整数とするとき、第３及び第４干渉用光導波枝２１０，２２０を通過する所定の波長の光の位相差が２ｎπとなるように第３及び第４干渉用光導波枝２１０，２２０の長さが調節されている。
【００３７】
第１干渉用光導波枝１１０の上には第１制御手段である第１ヒータ１０３が設けられている。第１ヒータ１０３は配線パターン１０７により駆動回路１３０に接続されている。
【００３８】
第３干渉用光導波枝２１０の上には第２位相制御手段である第２ヒータ２０３が設けられている。第２ヒータ２０３は配線パターン２０７により駆動回路２３０に接続されている。
【００３９】
駆動回路１３０，２３０はコントローラ１４０により制御される。コントローラ１４０は例えばマイクロ・プロセッサ・ユニット（ＭＰＵ）から構成される。
【００４０】
第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置２００の第３、第４干渉用光導波枝２１０，２２０は互いに長さが等しいので、第２ヒータ２０３は第４干渉用光導波枝２２０上に搭載されても良い。
【００４１】
第２出力用光導波路２０５にはモニタ用光カプラー（光分岐）３０１が光学的に接続されている。３０２は分岐されたモニタ光を導く光導波路である。フォトダイオード搭載部３００はコア台座３０３を有している。コア台座３０３はフォトダイオード搭載面３０５を画成しており、フォトダイオード搭載面３０５上にフォトダイオード４００が搭載されている。
【００４２】
図２の断面図を参照すると、光導波路６００は基板６１０と、クラッド６２０と、クラッド６２０中に埋め込まれた入力用光導波路（コア）１０１、複数の高さ調節層５００を含んでいる。
【００４３】
基板６１０はシリコン基板から形成され、光導波路６００のコア（１０１及び５００）及びクラッド６２０はシリコン基板６１０上にＣＶＤ法で形成した石英から構成される。例えば、コア１０１とクラッド６２０で形成される光導波路の有効屈折率は１．４６である。
【００４４】
第１及び第２ヒータ１０３，２０３は幅４０μｍ、厚さ０．３μｍ〜０．５μｍのクローム薄膜から形成される。配線パターン１０７，２０７は金の薄膜から形成されている。
【００４５】
第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０を構成する要素枝の構成を図３に例示する。要素枝１１１，１１３，１１５及び１１７は図３に示すように曲率半径Ｒ、回転角βの円弧で構成される。具体的な値は例えばＲが２０ｍｍ、βが０．０８２６ラジアンである。
【００４６】
要素枝１１２と１１６はそれぞれ要素枝１１１と１１３及び１１５と１１７を接続する左右方向の（水平な軸に投影した）長さがＬｘの直線である。Ｌｘは例えば７８μｍである。
【００４７】
このとき第１干渉用光導波枝１１０の光路長は第２干渉用光導波枝１２０に比べて約０．７８μｍ長くなる。尚、直線要素枝１１２と１１６は円弧要素枝１１１，１１３，１１５及び１１７の接線となるように位置関係が設定されている。要素枝１１４は直線である。
【００４８】
第２干渉用光導波枝１２０は要素枝１２１，１２２，１２３，１２４及び１２５を含んでいる。要素枝１２１，１２２，１２４及び１２５は曲率半径Ｒ、回転各βの円弧で構成される。要素枝１２３は直線である。
【００４９】
第２干渉用光導波枝１２０は直線の要素枝１１２及び１１６に相当する部分がない構造であるので、直線要素枝１１２及び１１６による長さの増加分ΔＬは２×ｎ×ＬX×｛（１／ｃｏｓβ）−１｝になる。
【００５０】
ｎは干渉用光導波枝１１０，１２０の屈折率である。例えば、ｎ＝１．４６、β＝０．０８２６ラジアンとすれば、ΔＬはＬｘの約１００分の１になる。よって、Ｌｘを１μｍピッチで設定するだけで、０．０１μｍの精度で光路長差を設定することができる。
【００５１】
尚、角度βをこれより小さくすれば、より微小な長さの差の設定が可能になる。逆に角度βを大きくすれば、粗い長さの差の設定が可能になる。本実施形態ではこのように第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０を複数の要素枝から構成することにより、微小な光路長差の設定が容易になる。
【００５２】
第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置２００の第３及び第４干渉用光導波枝２１０，２２０は同一構成である。即ち、第３干渉用光導波枝２１０は直線要素枝２１３と曲率半径Ｒ、回転角βの要素枝２１１，２１２，２１４及び２１５から構成される。
【００５３】
同様に、第４干渉用光導波枝２２０は直線要素枝２２３と曲率半径Ｒ，回転角βの円弧である要素枝２２１，２２２，２２４及び２２５から構成される。
【００５４】
上述したように要素枝１２３，２１３及び２２３は直線であり、その長さは例えばヒータ１０３，２０３の長さが４ｍｍのとき４．６ｍｍである。要素枝１１４も直線であり、その長さは要素枝１２３の長さからＬｘの２倍を差し引いた長さに等しく、例えばＬｘが７８μｍのとき、４４４４μｍである。
【００５５】
第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の第１干渉用光導波枝１１０は第２干渉用光導波枝１２０よりも着目波長に対して位相πだけ長いものを用い、第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置２００の干渉用光導波枝２１０，２２０は互いに長さが等しいものを用いるものとする。
【００５６】
コントローラ１４０で駆動回路２３０を制御して、第２ヒータ２０３には予め位相差πを与えるだけの電力Ｐ０を注入しておく、このとき第１ヒータ１０３への注入電力は０である。このとき着目する波長λ０の光に対する減衰量は最大である。
【００５７】
減衰量を低減するには、第１ヒータ１０３にＰ１の電力を加え、第２ヒータ２０３に注入する電力をＰ１だけ減ずる。注入パワーに応じて干渉用光導波枝１１０，１２０，２１０，２２０を通過した光の位相が変化し、減衰量が変化する。
【００５８】
図４に図１に示した光導波路付光学装置（光減衰器）の波長と減衰量（透過損失）の関係を示す。
【００５９】
図４中の線（ａ）は、着目波長λ０において、第１干渉用光導波枝１１０が第２干渉用光導波枝１２０よりも着目波長に対して位相πだけ長い第１マッハ・ツェン構造干渉装置１００の透過損失スペクトルであり、線（ｆ）は干渉用光導波枝２１０，２２０の長さが等しい第２マッハ・ツェンダ構造干渉装置２００の透過損失スペクトルである。
【００６０】
線（ｆ）の損失の大きさは、２つの３ｄＢカプラー２０２、２０４の過剰損失と干渉用光導波枝２１０，２２０の伝搬損失の和に等しい。
【００６１】
ここに第２ヒータ２０３にＰ０のパワーを加えると、第２マッハ・ツェンダ構造干渉装置２００の透過損失スペクトルは線（ａ）に等しくなる。このとき光減衰器全体の透過損失スペクトルは、第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の透過損失スペクトルと第２マッハ・ツェンダ構造干渉装置２００の透過損失スペクトルの和となり、線（ｂ）で示される。
【００６２】
次に、第１ヒータ１０３に加えるパワーをＰ１増加させると、第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の透過損失スペクトルは線（ｃ）になり、第２ヒータ２０３に加えるパワーをＰ１低減させると、第２マッハ・ツェンダ構造干渉装置２００の透過損失スペクトルは線（ｄ）になる。
【００６３】
直列に接続された２つのマッハ・ツェンダ構造干渉装置１００，２００の透過損失スペクトルは、線（ｃ）と線（ｄ）の和、即ち線（ｅ）になる。線（ｅ）はλ０近傍において、線（ｃ）又は線（ｄ）に比較して波長平坦性が優れている。
【００６４】
このとき、第１ヒータ１０３に供給される電力と第２ヒータ２０３に供給される電力の和は常にＰ０に等しい。その結果、減衰量による発熱量の変化がない光減衰器が実現できる。
【００６５】
図５は第１ヒータ１０３に加えるパワー及び第２ヒータ２０３から減ずるパワー（いずれもＰ１）を横軸に取り、縦軸に波長λ０（例えば１．５６μｍ）に対する光導波路付光学装置（光減衰器）の減衰量をプロットしたものである。図５から明らかなように、パワーＰ１により減衰量を制御できることが分かる。
【００６６】
本実施形態の光導波路付光学装置は初期パワーとして第２ヒータ２０３にＰ０（０．５Ｗ）の電力を加えておき、制御時に第１ヒータ１０３にＰ１のパワーを加え、同時に第２ヒータ２０３からＰ１のパワーを差し引くので、トータルの消費電力はＰ０（＝０．５Ｗ）で一定である。
【００６７】
消費電力が一定なので発熱量も一定となり、温度調節が容易になる。更に米国特許５，９５６，４３７号に記載された光減衰器では、消費電力が最大１Ｗになるのに対して、本実施形態によれば消費電力は０．５Ｗまで低減される効果が得られる。
【００６８】
図５に示した減衰特性は特定波長のみに限られるものではなく、例えば図４のλS〜λLの間の波長に着目すると、この波長範囲内では平坦な波長特性を有する可変光減衰器として機能する。
【００６９】
図６にλSを１．５２５μｍ、λLを１．６０８μｍにしたときの透過損失スペクトルを示す。図６で線（ａ）は第１ヒータ１０３のパワーが小で、第２ヒータ２０３のパワーが大のときの透過損失スペクトルを示しており、線（ｄ）は第１ヒータ１０３のパワーが大で、第２ヒータ２０３のパワーが小のときの透過損失スペクトルを示している。線（ｂ）及び線（ｃ）は第１及び第２ヒータ１０３，２０３に加えるパワーが中間程度のときの透過損失スペクトルをそれぞれ示している。
【００７０】
図７は加算平均中心波長（＝１．５６５μｍ）の損失に対する相対損失を示すグラフである。線（ａ）〜線（ｄ）は図６の条件に対応している。損失が大きいほど波長依存性も大きくなるが、その最大値はおよそ０．９ｄＢである。
【００７１】
図５において、制御に必要な最大減衰量が小さい場合、例えば最大減衰量を２０ｄＢにする場合には、第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０の長さの差を、例えば０．１Ｗのパワーを加えた場合に相当するだけ増加させ、且つ第２マッハ・ツェンダ構造干渉装置２００に加える初期パワーを少し減じても、例えば０．４Ｗまで減じても良い。
【００７２】
第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０の長さの差を、例えば０．１Ｗのパワーを加えた場合に相当するだけ少しだけ増加させるには、例えば図３のＬｘを９１．２μｍまで長くすれば良い。このとき、第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０の光路長差は０．９１２μｍになる。
【００７３】
即ち、ｎをゼロを含む正の整数、αをゼロに等しいか大きく且つ１より小さい数とするとき、第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０の長さの差を、所定の波長（本実施形態では１．５６μｍ）の光の位相差が（２ｎ＋１＋α）πになるように設定する。本実施形態ではαは０．２である。
【００７４】
第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０の光路長の差を０．９１２μｍにしたときの、第１及び第２ヒータ１０３，２０３に加えるパワーと減衰量の関係を図８に示す。このとき第１及び第２ヒータ１０３，２０３のトータルの消費電力は０．４Ｗになり、消費電力が０．１Ｗ低減されることが分かる。
【００７５】
次に、第１ヒータ１０３に注入する電力量を第２ヒータ２０３から減ずる電力量よりやや多くすると、波長平坦性が最良になる。この理由を図９を用いて説明する。
【００７６】
図９は第１ヒータ１０３に注入する電力量を第２ヒータ２０３から減ずる電力量よりやや多くした場合の、第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００、第２マッハ・ツェンダ構造干渉装置２００及び２つの干渉装置１００，２００を直列接続した場合の透過損失スペクトルを示すものである。
【００７７】
図９において、線（ａ）は第１ヒータ１０３に加えるパワーが零であり、第２ヒータ２０３に加えるパワーがＰ０（位相差πを与えるパワー）のときの第１及び第２マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００及び２００の透過損失スペクトルである。
【００７８】
線（ｄ）は第２ヒータ２０３に加える電力をＰ０からＰ２だけ減じたときの第２マッハ・ツェンダ構造干渉装置２００の透過損失スペクトルであり、線（ｃ）は第１ヒータ１０３にＰ１のパワーを加えたときの第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の透過損失スペクトルである。
【００７９】
線（ｅ）は第１及び第２マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００，２００を直列接続した場合の透過損失スペクトルである。Ｐ１＝Ｐ２の場合は図４の線（ｅ）のようになり、波長λSとλLに着目すると、長波長側の減衰量が大きくなる。
【００８０】
一方Ｐ１＞Ｐ２にし、その差を適切な値に調節すると、波長λSとλLに着目したとき、図９の線（ｅ）のように左右対称な減衰スペクトルになる。よって、Ｐ１＝Ｐ２の場合に比較して波長平坦性が改善される。
【００８１】
このように第１ヒータ１０３に注入する電力量を第２ヒータ２０３から減ずる電力量よりやや多くした場合にも、２つのヒータ１０３，２０３に供給される電力量の和の変化は米国特許第５，９５６，４３７号に開示された光減衰器に比較して小さいので、光減衰器全体の発熱量の変化が小さくなる効果を生ずる。
【００８２】
図１０の線（ａ）は第１ヒータ１０３に加えるパワーを第２ヒータ２０３から減ずるパワーより大きくした場合の、パワー配分の例を示している。線（ｂ）は第１ヒータ１０３に加えるパワーがＰ１、第２ヒータ２０３に加えるパワーがＰ０−Ｐ１の場合（Ｐ０＝０．５Ｗ）である。このとき、図６に示す透過損失スペクトルになる。
【００８３】
線（ａ）は、屈折率が１のときの第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の第１干渉用光導波枝１１０の長さを第２干渉用光導波枝１２０の長さよりも、１．５６５９５μｍの２分の１だけ長く設定した場合に、波長平坦性改善のために選定したパワー配分である。
【００８４】
図１１は図１０のパワー配分になるように第１及び第２ヒータ１０３，２０３に加えるパワーを変化させたときの透過損失スペクトルである。線（ａ）〜線（ｄ）は図６の条件に対応する。
【００８５】
図１２は加算平均中心波長（＝１．５６５μｍ）の損失に対する相対損失を示すグラフである。図７に比べて平坦化されていることが分かる。
【００８６】
一例として、図９のλSを１．５２５μｍ、λLを１．６０８μｍ、中心波長をλSとλLの相乗平均（＝１．５６５９５μｍ）に選び、第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０の光路長の差が中心波長の１／２（＝０．７８２９２９７５μｍ）になるようにＬｘを７８．２９７５μｍに選定した。
【００８７】
このとき、中心波長におけるマッハ・ツェンダ構造干渉装置１００，２００の減衰量の波長微分の和が零になるように第１ヒータ１０３と第２ヒータ２０３に加えるパワーを求めれば、図１０の線（ａ）に示す関係が得られる。
【００８８】
図１３は図１０に示したケースでの透過損失と総合消費電力の関係を示すグラフである。図１０の線（ａ）に示す場合（消費電力０．５Ｗで一定）に比べやや消費電力が上昇するが、上述した従来例（最大消費電力１Ｗ）に比べると低消費電力化される。
【００８９】
図１４はヒータに加えるパワー配分の更に他の例を示すグラフである。図１４の線（ａ）は、屈折率が１のときの第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の第１干渉用光導波枝１１０の長さを第２干渉用光導波枝１２０の長さよりも、１．９５２７μｍの２分の１だけ長く設定した場合に、波長平坦性改善のために選定したパワー配分である。
【００９０】
この場合の第１ヒータ１０３に加えるパワーがゼロのときの状態が、図１０の線（ａ）の場合の第１ヒータ１０３に０．１５Ｗのパワーを加えた場合に相当する。よって、消費電力が低下する。
【００９１】
図１５は図１４に示したケースでの透過損失と総合消費電力の関係を示すグラフである。図１３のグラフと比較すると明らかなように、最大パワーが約０．１２ｍＷ低減されていることが分かる。
【００９２】
次に、ｎを零を含む正の整数、αを零に等しいか大きく、且つ１より小さい数として、第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００の第１干渉用光導波枝１１０を第２干渉用光導波枝１２０よりも着目波長に対して位相（２ｎ＋１＋α）π相当だけ長くすると、減衰量を所望の値から最小値まで或いは所望の値から最大値まで変化させるのに要する最大消費電力を低減することが可能になる。この理由を図１６を用いて説明する。
【００９３】
図１６は第１実施形態の透過損失スペクトルの更に他の例を示す図である。図１６において、線（ａ１）は第１干渉用光導波枝１１０を第２干渉用光導波枝１２０よりも着目波長に対して位相π＋φ１相当だけ長くした第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００において、第１ヒータ１０３に加える電力がゼロのときの透過損失スペクトルである。
【００９４】
線（ａ２）は干渉用光導波枝２１０，２２０の長さが等しいマッハ・ツェンダ構造干渉装置２００において、第３干渉用光導波枝２１０が第４干渉用光導波枝２２０よりも着目波長に対して位相π−φ２相当だけ長くなるように第２ヒータ２０３に所定のパワーを加えたときの透過損失スペクトルである。
【００９５】
線（ｂ）はこのときの第１及び第２マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００，２００を直列接続した場合の透過損失スペクトルである。ここにφ１とφ２は零より大きくπより小さい位相差である。
【００９６】
位相は２πごとに変化しても良いので、π＋φ１をαを用いて一般的に（２ｎ＋１＋α）πと表現することができる。このようにすると、図１６に示したように、波長λS〜λLの範囲でＬ０以上の透過損失が得られる。
【００９７】
次に、第１ヒータ１０３にＰ１のパワーを加え、第２ヒータ２０３からＰ２のパワーを減ずると、それぞれ図１６で線（ｃ）及び線（ｄ）に示すように透過損失スペクトルが平行移動する。その結果、図１６の線（ｅ）の減衰特性が得られる。
【００９８】
ここで、マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００及び２００の干渉用光導波路枝間の位相差が零又は２ｎπ（ｎは正の整数）になるようにしたとき、透過損失が最小になるが、このように制御すれば初期のオフセットφ２があるため、第２ヒータ２０３に最初に加えるパワーを小さくできる。その結果、消費電力が低減される効果を生じる。
【００９９】
尚、図１６において、φ１＞φ２のとき、線（ｂ）で示す損失スペクトルの平坦性が良好になる。また、第１ヒータ１０３にパワーを加えると同時に第２ヒータ２０３に加えるパワーを減少させるので、トータルのパワー変動が小さくなる効果を生じる。
【０１００】
以上の説明では、図１に示すように第１マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００を左側に配置し、第２マッハ・ツェンダ構造干渉装置２００を右側に配置する例について説明したが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、マッハ・ツェンダ構造干渉装置１００と２００の左右の位置を入れ替えても良い。
【０１０１】
また、本発明による光導波路付光学装置は光を左右のどちらから入射させても同じ特性になる。更に、図１に示した実施形態では第２ヒータ２０３が上側の第３干渉用光導波枝２１０上に形成されているが、第２ヒータ２０３を下側の第４干渉用光導波枝２２０上に形成しても良い。
【０１０２】
図１に示した第１実施形態の光導波路付光学装置（光減衰器）はＷＤＭ通信において複数の光源のパワーを一定化するイコライザとして使用すると特に有利である。
【０１０３】
即ち、各々の光源の後段に図１に示した光減衰器を配置し、最も光パワーが小さい光源に対する減衰量を零とし、それよりパワーが大きい光源を減衰させて光減のパワーをイコライズする。このようにイコライザとして使用する場合、比較的損失が小さい領域で使用される。
【０１０４】
図１に示した第１実施形態において、例えば第１マッハ・ツェンダ構造光干渉装置１００の第１干渉用光導波枝１１０の長さを第２干渉用光導波枝１２０よりも１．５６５９５μｍだけ長くすれば、第１及び第２ヒータ１０３，２０３に加える電力が零のとき波長１．５６５９５μｍの光に対する透過損失が最小になる光導波路付光学装置が実現される。尚、長さの差として例示した１．５６５９５μｍは真空中に換算した光路長差である。
【０１０５】
よって、本実施形態の光学装置（光減衰器）は、ＷＤＭ通信において複数の光源のパワーを一定化するイコライザとして用いる場合、ほぼ最小消費電力となるような動作領域で動作することになり、低消費電力化を図ることができる。
【０１０６】
図１７を参照すると、光部品搭載部３００の分解斜視図が示されている。シリコン基板６１０上に形成された導波路層６００中に、反応性イオンエッチングにより、コアの中心より１０μｍ低い位置に底面を有する光部品搭載面３０５を形成し、ここにフォトダイオード４００を載置している。
【０１０７】
図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）を参照して、光部品搭載部の製造方法について説明する。図１８（Ａ）に示すように、シリコン基板６１０上にＣＶＤ法により厚さ２０μｍのクラッド層を形成し、次いで厚さ７μｍのコアとなる層を形成する。
【０１０８】
次に、フォトリソグラフィプロセスによりエッチング用マスクパターンを形成し、更にマスクパターン上から反応性イオンエッチングによりコアパターン３０２及びコア台座３０３を形成する。
【０１０９】
次いで、コアパターン３０２及びコア台座３０３を覆うように厚さ２０μｍのクラッド層を堆積する。これにより、図１８（Ａ）に示すように、コアパターン３０２及びコア台座３０３に相当する部分の表面が盛上がった構造が形成される。３１０は表面の盛上がった部分である。
【０１１０】
次に図１８（Ｂ）に示すように、フォトリソグラフィプロセスによりエッチング用マスクパターンを形成し、このマスクパターンの上から反応性イオンエッチングにより溝３０４を形成する。溝３０４の深さは、コア中心と光部品搭載面３０５との高さの方向の差が１０μｍとなるように、エッチング時間で調節する。
【０１１１】
このようにすると、平坦な光部品搭載面３０５と、コアが存在するために光部品搭載面３０５と同じ高さの面（コア痕）３０９の左右が窪んだ部分ができる。
【０１１２】
次に、図１８（Ｃ）に示すように、ボンディングパッド３０７を形成する。次いで、図１７に示すようにこのボンディングパッド３０７上にフォトダイオード４００をボンディングする。このフォトダイオード４００のボンディング時に、コア痕３０９をフォトダイオード４００の左右方向の位置合わせの基準マークに用いることができる。
【０１１３】
コア台座を形成しない比較例の光部品搭載部の製造方法を図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）を用いて説明する。図１８（Ａ）に示すようなコア台座３０３がない場合、光導波路形成後の表面は例えば図１９（Ａ）に示すようにコアのある部分のみが盛上がったものとなる。
【０１１４】
このように表面が盛上がったものをエッチングすると、エッチングされた部分の底面に元の表面の高低差が転写されるので、図１９（Ｂ）に示すように、光部品搭載面３０５に突起３０８が形成される。この突起は光部品のボンディング時の邪魔になる。
【０１１５】
これに対して、図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）に示した本発明の光部品搭載部の製造方法によれば、コア台座３０３を形成したあとエッチングするので、光部品搭載面３０５の表面が平坦になる。その結果、ボンディングパッド３０７の形成が容易になり、且つフォトダイオード４００の搭載が容易になる。
【０１１６】
図２の断面図に示されるように、光入出力ポートが形成された端面近傍にストライプ状の複数の高さ調節層５００が形成されている。この高さ調節層５００は入力用導波路（コア）１０１と同じ高さを有している。
【０１１７】
このような高さ調節層５００を形成しておくと、導波路６００上に他の部材（例えば図２０（Ａ）の部材７００）を装着したとき、高さ調節層５００が接着層８００の厚さを調節するためのスペーサとして作用し、接着層８００の厚さが均一になり、接着高度が向上する。
【０１１８】
接着層を上側表面の凹凸の深さよりも薄くしたい場合には、図２０（Ｂ）に示すように高さ調節層５００の幅を広げれば良い。このようにすれば、図２０（Ｃ）に示すように、コア１０１の左右の一部を除き接着層８００を薄くすることができる。
【０１１９】
図２１及び図２２は図１に示した光学装置の左端又は右端に光ファイバを接続する例を示すものである。６００はシリコン基板６１０、クラッド６２０、光導波路のコア１０１及びコア１０１と同じ層で形成された高さ調節層５００を含む光導波路である。
【０１２０】
７００はシリコン基板６１０の端部上に搭載される部材であり、９００はＶ溝９１１を有する基板９１０，光ファイバ９２０及び押え板９３０で構成される光ファイバ付ブロックである。
【０１２１】
押え板９３０は基板９１０に貼り付けられ、光ファイバ２０を保持する。部材７００を貼り付けたシリコン基板６００と光ファイバ付ブロック９００は図２２に示すように付き合わせられ、位置合わせされて接着される。８００，８１０，８２０は接着剤である。
【０１２２】
このような方法で光ファイバを接続する際、高さ調節層５００を用いると、図２０（Ａ）に示すように接着剤層８００の厚さが均一化され、接着強度や信頼性が向上する。尚接着剤層８００を薄くしたい場合には、図２０（Ｃ）に示すように高さ調節層５００の幅を広くすれば良い。
【０１２３】
図１に示した第１実施形態では、３ｄＢ光カプラー１０２，１０４，２０２，２０４にＹ字カプラーを用いる例について説明したが、３ｄＢ光カプラーの構成はこれに限定されるものではない。例えば、図２３及び図２４に示すように、３ｄＢ光カプラーとしてギャップのある方向性結合器１０２´，１０４´，２０２´，２０４´を用いることができる。
【０１２４】
また、ジャーナル・オーブ・ライトウェーブ・テクノロジ、ＶＯＬ．１３、ＮＯ．４、ｐｐ．６１５−６２７（１９９５）に記載されているギャップのない方向性結合器（ＭＭＩ光カプラー）等を用いても良い。
【０１２５】
図２５を参照すると、本発明第２実施形態の光導波路付光学装置の平面図が示されている。図１に示された第１実施形態と実質的に同一構成部分については同一符号を付し、重複を避けるためその説明を省略する。
【０１２６】
第１マッハ・ツェンダ構造光干渉装置１００´は第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０を有している。ｎを零を含まない正の整数とするとき、第１及び第２干渉用光導波枝１１０，１２０を通過する所定の波長の光の位相差が２ｎπとなるように、第１干渉用光導波枝１１０の長さが第２干渉用光導波枝１２０の長さより長く形成されている。一般的には、位相差が２πとなるように形成されている。
【０１２７】
そして、短い方の干渉用光導波枝１２０上にヒータ１０３が搭載されている。ヒータ１０３は配線パターン１０７を介して駆動回路１３０に接続されている。
【０１２８】
第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置２００´は図１に示した第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置２００と実質的に同一構造である。即ち、第３及び第４干渉用光導波枝２１０，２２０の長さは一般的に同一長さである。
【０１２９】
或いは、より一般的には、ｎを零を含む正の整数とするとき、第３及び第４干渉用光導波枝２１０，２２０を通過する所定の波長の光の位相差が２ｎπとなるように第３及び第４干渉用光導波枝２１０、２２０の長さが調節されている。
【０１３０】
第４干渉用光導波枝２２０上に第２ヒータ２０３が搭載されている。第４干渉用光導波枝２２０上に搭載する変わりに、ヒータ２０３を第３干渉用光導波枝２１０上に搭載するようにしても良い。
【０１３１】
ヒータ２０３は配線パターン２０７を介して駆動回路２３０に接続されている。ＭＰＵ等のコントローラ１４０が駆動回路１３０，２３０を制御する。
【０１３２】
本実施形態の光導波路付光学装置は以下のように作動する。第１干渉用光導波枝１１０は第２干渉用光導波枝１２０よりも所定の波長の光に対して２π相当長さが長く、第３及び第４干渉用光導波枝２１０，２２０がその長さが等しいものとする。
【０１３３】
ヒータ１０３，２０３に電力を印加しないとき、第１マッハ・ツェンダ構造光干渉装置１００´及び第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置２００´の損失はそれぞれ実質上零で最小となる。ヒータ１０３に加える電力を増加すると、第１マッハ・ツェンダ構造光干渉装置１００´の損失は増加し、位相差がπのとき損失が最大となる。
【０１３４】
ヒータ１０３を加熱した場合の第１マッハ・ツェンダ構造光干渉装置１００´の光透過率の変化が図２６（Ａ）に示されている。ここで、λSは１．５２５μｍ、λLは１．６０８μｍであり、λSとλL間の波長領域がＷＤＭ通信に使用される。図２６（Ａ）から明らかなように、ヒータ１０３に加えるパワーを増加すると、ＷＤＭ通信で使用する波長領域での損失が増加する。
【０１３５】
一方、第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置２００´のヒータ２０３に加える電力を増加すると、第３及び第４干渉用光導波枝２１０，２２０を通過する光の位相が徐々にずれるため、損失が増加し、位相差πのとき損失が最大となる。
【０１３６】
ヒータ２０３を加熱した場合の第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置２００´の光透過率の変化が図２６（Ｂ）に示されている。図２６（Ｂ）から明らかなように、ヒータ２０３に加えるパワーを増加すると、ＷＤＭ通信で使用される波長領域での損失が増大する。
【０１３７】
第１及び第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置１００´，２００´を直列接続したときの光透過率の変化が図２７に示されている。２つのマッハ・ツェンダ構造干渉装置１００´，２００´を直列接続することにより、各々の光透過率が加算され、波長平坦性に優れた光減衰器を得ることができる。
【０１３８】
一般的に、ＷＤＭ通信におけるイコライザは比較的損失が小さい領域で使用されるため、本実施形態の光減衰器をＷＤＭ通信のイコライザに採用する場合には、ほぼ最小消費電力となるような動作領域で動作することになり、低消費電力化を図ることができる。
【０１３９】
【発明の効果】
本発明の光導波路付光学装置は以上詳述したように構成したので、波長平坦性に優れるとともに消費電力の低減化を図った可変光減衰器を提供できるという効果を奏する。更に、発熱量の変化が小さいので温度制御が容易になる。ＷＤＭ通信のイコライザとして使用した場合、多重化されたチャネルの数が増えるほど、従来例に比べてより大きな消費電力の低下を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施形態の平面図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】干渉用光導波枝の詳細図である。
【図４】第１実施形態の透過損失スペクトルの一例を示す図である。
【図５】ヒータに加えるパワー配分を示すグラフである。
【図６】ヒータに加えるパワーを変化させたときの透過損失を示すグラフである。
【図７】加算平均中心波長（＝１．５６５μｍ）の損失に対する相対損失を示すグラフである。
【図８】ヒータに加えるパワー配分の他の例を示すグラフである。
【図９】第１実施形態の透過損失スペクトルの他の例を示す図である。
【図１０】ヒータに加えるパワー配分の更に他の例を示すグラフである。
【図１１】図１０のパワー配分になるようにヒータに加えるパワーを変化させたときの透過損失を示すグラフである。
【図１２】加算平均中心波長（＝１．５６５μｍ）の損失に対する相対損失を示すグラフである。
【図１３】図１０に示したケースでの透過損失と総合消費電力の関係を示すグラフである。
【図１４】ヒータに加えるパワー配分の更に他の例を示すグラフである。
【図１５】図１４に示したケースでの透過損失と総合消費電力の関係を示すグラフである。
【図１６】第１実施形態の透過損失スペクトルの更に他の例を示す図である。
【図１７】光部品の搭載を示す分解斜視図である。
【図１８】図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）は光部品搭載部の製造方法を示す図である。
【図１９】図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）は比較例による光部品搭載部の製造方法を示す図である。
【図２０】図２０（Ａ）〜図２０（Ｃ）は第１実施形態の端部の構成を示す図である。
【図２１】光ファイバ接続部の分解斜視図である。
【図２２】光ファイバ接続部の斜視図である。
【図２３】第１実施形態の変形例を示す図である。
【図２４】第１実施形態の他の変形例を示す図である。
【図２５】本発明第２実施形態の平面図である。
【図２６】図２６（Ａ）は第１マッハ・ツェンダ構造光干渉装置のヒータを加熱した場合の光透過率の変化を示す図であり、図２６（Ｂ）は第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置のヒータを加熱した場合の光透過率の変化を示す図である。
【図２７】光干渉装置を２段直列に接続したときの光透過率の変化を示す図である。
【符号の説明】
１００ 第１マッハ・ツェンダ構造光干渉装置
１０１ 第１入力用光導波路
１０２ 第１入力用３ｄＢ光カプラー
１０３ 第１ヒータ
１０４ 第１出力用光カプラー
１０５ 第１出力用光導波路
１１０ 第１干渉用光導波枝
１２０ 第２干渉用光導波枝
２００ 第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置
２０１ 第２入力用光導波路
２０２ 第２入力用光カプラー
２０３ 第２ヒータ
２０４ 第２出力用光カプラー
２０５ 第２出力用光導波路
２１０ 第３干渉用光導波枝
２２０ 第４干渉用光導波枝
４００ フォトダイオード
Claims (5)
- 第１入力用光導波路と、該第１入力用光導波路に光学的に直列接続された第１入力用３ｄＢ光カプラーと、該第１入力用３ｄＢ光カプラーの前記第１入力用光導波路とは反対の側にそれぞれ光学的に直列接続された第１干渉用光導波枝及び該第１干渉用光導波枝より長さの短い第２干渉用光導波枝と、該第１及び第２干渉用光導波枝に光学的に直列接続された第１出力用３ｄＢ光カプラーと、該第１出力用３ｄＢ光カプラーの前記第１及び第２干渉用光導波枝とは反対の側に光学的に直列接続された第１出力用光導波路とを含む第１マッハ・ツェンダ構造光干渉装置と；
第２入力用光導波路と、該第２入力用光導波路に光学的に直列接続された第２入力用３ｄＢ光カプラーと、該第２入力用３ｄＢ光カプラーの前記第２入力用光導波路とは反対の側にそれぞれ光学的に直列接続された第３及び第４干渉用光導波枝と、該第３及び第４干渉用光導波枝に光学的に直列接続された第２出力用３ｄＢ光カプラーと、該第２出力用３ｄＢ光カプラーの前記第３及び第４干渉用光導波枝とは反対の側に光学的に直列接続された第２出力用光導波路とを含む第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置と；
前記第１干渉用光導波枝上に設けられた第１位相制御手段と；
前記第３及び第４干渉用光導波枝のいずれか一方に設けられた第２位相制御手段とを具備し；
前記第１位相制御手段は第１電熱素子から構成され、
前記第２位相制御手段は第２電熱素子から構成され、
前記第１電熱素子を駆動する第１駆動手段と；
前記第２電熱素子を駆動する第２駆動手段と；
前記第２駆動手段を駆動して前記第２電熱素子に予め所定の初期電気エネルギーを与えておき、前記第１電熱素子に与える電気エネルギーを増加させるときには同時に前記第２電熱素子に与える電気エネルギーを減少させ、前記第１電熱素子に与える電気エネルギーを減少させるときには同時に前記第２電熱素子に与える電気エネルギーを増加させるように前記第１及び第２駆動手段を制御する制御手段とを更に具備し、
前記第１及び第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置は光学的に直列接続されており；
ｎを零以上の整数とするとき、前記第３及び第４干渉用光導波枝を通過する所定の波長の光の位相差が２ｎπとなるように該第３及び第４干渉用光導波枝の長さが調節されており；
ｎを零以上の整数、αを零に等しいか大きく且つ１より小さい数とするとき、前記第１及び第２干渉用光導波枝を通過する所定の波長の光の位相差が（２ｎ＋１＋α）πとなるように該第１及び第２干渉用光導波枝の長さが調節されており、
前記制御手段は、前記第３及び第４干渉用光導波枝を通過する所定の波長の光の位相差が（π−φ２）（φ２は、零以上かつπより小さい）となるように、前記第２駆動手段を駆動して前記第２電熱素子に前記初期電気エネルギーを与え、
前記第１及び第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置は同一基板上に形成されていることを特徴とする光導波路付光学装置。 - 前記制御手段は、前記第１電熱素子に与えられる電気エネルギーの増加量が、該第１電熱素子に与える電気エネルギーの増加と同時に前記第２電熱素子から減少される電気エネルギーの減少量と同じであるように制御する請求項１記載の光導波路付光学装置。
- 前記制御手段は、前記第１電熱素子に与えられる電気エネルギーの増加量が、該第１電熱素子に与える電気エネルギーの増加と同時に前記第２電熱素子から減少される電気エネルギーの減少量よりも大であるように制御する請求項１記載の光導波路付光学装置。
- 前記制御手段は、減衰量制御すべき波長範囲の内最短の波長をλ１、最長の波長をλ２、その積の平方根を中心波長λ０とするとき、前記第１マッハ・ツェンダ構造光干渉装置で得られるλ０近傍の減衰量を波長微分した傾きと前記第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置で得られるλ０近傍の減衰量を波長微分した傾きの和が０に等しくなるように、前記第１及び第２電熱素子に加える電気エネルギーを制御する請求項１記載の光導波路付光学装置。
- 前記第１及び第２マッハ・ツェンダ構造光干渉装置がその上に形成された基板と、前記第１及び第２入力用光導波路並びに前記第１及び第２出力用光導波路のいずれかから分岐された光を受光するための前記基板上に形成されたフォトダイオードを更に具備した請求項１記載の光導波路付光学装置。
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