JP4948185B2

JP4948185B2 - 平面光波回路

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Publication number: JP4948185B2
Application number: JP2007010668A
Authority: JP
Inventors: 礼高松原; 一孝奈良
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2027-01-19
Also published as: JP2008176145A

Description

本発明は、光導波路が基板上に形成された平面光波回路に関する。

図１１は、ＰＬＣ型可変光減衰器として構成された従来の平面光波回路を示している。この平面光波回路は、入射ポート１００と、入射ポート１００に接続された入力導波路１０１と、入射ポート１００に接続されない入力導波路１０２と、入力導波路１０１，１０２と出力導波路１０３，１０４との間に接続された２×２のマッハツェンダ干渉計回路１０５と、出射ポート１０６とを備える。出力導波路１０３は出射ポート１０６に接続されているが、出力導波路１０４は出射ポート１０６に接続されていない。なお、以下の説明では、出力導波路１０４のように、端部が出射ポート１０６のある基板１０７の出射ポート側の導波路端面１０７ａに接続されていない出力導波路を「アイドル導波路」と呼ぶ。

また、図１３はＰＬＣ型可変光減衰器アレイとして構成された従来の平面光波回路を示している。この平面光波回路は、複数の入射ポート１００_１〜１００_ｎと、各入射ポートに接続された複数の入力導波路１０１_１〜１０１_ｎと、各入射ポートに接続されない複数の入力導波路１０２_１〜１０２_ｎと、出力導波路１０３_１〜１０３_ｎ，１０４_１・・・との間に接続された２×２のマッハツェンダ干渉計回路１０５_１・・・と、出射ポート１０６_１〜１０６_ｎとを備える。出力導波路１０４_１・・・はアイドル導波路である。

また、特開平11-142667では，出力ポート近傍に処理を行い，干渉することを防ぐ技術が提案されている．
特開平１１−１４２６６７号公報

ところで、図１１に示すアイドル導波路１０４の処理をしていない従来のＰＬＣ型可変光減衰器では，アイドル導波路１０４を伝播する光が基板１０７のクラッド層へ放射して迷光となり、迷光が信号光とコヒーレント干渉を起こして信号光の特性を劣化させる問題がある。この場合、出射ポート１０６からの信号光は，波長依存性をもたないよう設計しているにもかかわらず，例えば図１２のような波長特性を示す。つまり出射ポート１０６からの信号光は干渉の影響を受け特性劣化している。

また，図１３に示す従来の平面光波回路では、出射ポート１０６_１〜１０６_ｎからなる出射ポート群の延長上にアイドル導波路１０４_１・・・が存在するので、特に迷光の影響を受けやすい。上記特許文献１には、出射ポート近傍に処理を行い、干渉することを防ぐ技術が提案されている。しかしながら、この構成では導波路の迂回部が必要であり回路サイズの増大を招くという問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、入射ポートにおいて高い反射減衰量が得られ、回路サイズの増大を招く事無く、信号光の特性劣化を回避できる平面光波回路を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る平面光波回路は、少なくとも、出射ポートに接続された出力導波路と出射ポート側の導波路端面に接続されないアイドル導波路の２つの出力導波路を含む光導波路が基板上に形成された平面光波回路において、前記アイドル導波路と９０度未満の角度で交差する溝を備え、前記アイドル導波路が前記溝との交差部で終端され、該溝との交差部直前に、前記アイドル導波路を伝播する光の一部を放射し、該放射された光が前記出射ポートからの出射される信号光と干渉しないように導波路を略Ｕ字状に曲げた伝播光放射用曲線導波路を有し、前記溝と交差する終端に、該終端が直線である場合と比較して前記交差部での反射戻り光の発生が抑制されるように、前記アイドル導波路と前記溝との交差角を小さくする方向にカーブした曲線導波路を有することを要旨とする。

この態様によれば、２つの出力導波路のうち、基板の出射ポート側の導波路端面に接続されないアイドル導波路を９０度未満の角度で交差する溝との交差部で終端させるので、アイドル導波路を伝播した光は、出力導波路が接続された出射ポートには到達しない。これにより、出射ポートにおける信号光とアイドル導波路を伝播した光とのコヒーレント干渉は起きず、信号光の特性劣化を回避できる。

また、アイドル導波路と溝は９０度未満の角度で交差しているので、交差部での反射戻り光の発生を抑制でき、入射ポートにおいて高い反射減衰量が得られる。また、溝は通常数100μm四方の小さい領域で形成できるため，回路サイズの増大を招く事無く、信号光の特性劣化を回避できる。これにより、アレイ配置されたような、光導波路が近接している平面光波回路においても信号光の特性劣化を回避できる。

なお、溝の形は、例えば平行四辺形、非平行四辺形などであり、その形は問わない。また、ここにいう「平面光波回路」は、シリコン基板などの基板上に光ファイバ製造技術と半導体微細加工技術を組み合わせて光導波路が作られたPLC (Planer Lightwave Circuit)をいう。
さらに、前記アイドル導波路は、前記溝との交差部直前に伝播光放射用曲線導波路を有するため、アイドル導波路を伝播する光は、その一部が伝播光放射用曲線導波路で放射され減衰されて溝との交差部に達するので、交差部での反射戻り光の発生をさらに抑制でき、入射ポートにおいてより高い反射減衰量が得られる。

また、前記溝と交差する終端におけるアイドル導波路を曲線導波路としたことにより、交差部での反射戻り光の発生をさらに抑制でき、入射ポートにおいてより高い反射減衰量が得られる。

本発明の他の態様に係る平面光波回路は、前記溝に、伝播光を吸収する材料が注入されていることを要旨とする。この態様によれば、アイドル導波路を伝播して交差部に達した光は溝に注入された伝播光を吸収する材料で吸収されて減衰するので、交差部での反射戻り光の発生をさらに抑制でき、入射ポートにおいてより高い反射減衰量が得られる。なお、伝播光を吸収する材料は例えば樹脂などである。

本発明の他の態様に係る平面光波回路は、前記光導波路は、２つの入射ポートと、前記２つの入射ポートにそれぞれ接続された２つの入力導波路と、２つの出力導波路と、前記２つの入力導波路と前記２つの出力導波路との間に接続された２×２のマッハツェンダ干渉計回路とを備え、前記マッハツェンダ干渉計回路から分岐された一方の導波路が前記出射ポートに接続された出力導波路であり、その他方の導波路が前記アイドル導波路であり、ＰＬＣ型光分岐結合器として構成されていることを要旨とする。この態様によれば、ＰＬＣ型光分岐結合器として構成された平面光波回路において、回路サイズの増大を招く事無く、信号光の特性劣化を回避できる。

本発明の他の態様に係る平面光波回路は、２つの入射ポートを１組とする複数組の入射ポートからなる入射ポート群と、前記入射ポート群の各組の前記２つの入射ポートにそれぞれ接続された２つの入力導波路を１組とする複数組の入力導波路からなる入力導波路群と、２つの出力導波路を１組とする複数組の出力導波路からなる出力導波路群と、前記入力導波路群と前記出力導波路群との間にそれぞれ接続された複数の２×２のマッハツェンダ干渉計回路からなるマッハツェンダ干渉計回路群と、前記出力導波路群の各組の出力導波路の一方の出力導波路にそれぞれ接続された複数の出射ポートからなる出射ポート群と、を備え、ＰＬＣ型光分岐結合器アレイとして構成されていることを要旨とする。

ＰＬＣ型光分岐結合器アレイとして構成された平面光波回路では、出射ポート群の延長上に出射ポート群の各組のアイドル導波路が存在するので、各アイドル導波路を伝播する光が基板のクラッド層へ放射して迷光となり、迷光が信号光とコヒーレント干渉を起こして信号光の特性を劣化させるという問題がある。これに対して、この態様によれば、各アイドル導波路と溝は９０度未満の角度で交差しているので、ＰＬＣ型光分岐結合器アレイとして構成された平面光波回路において、回路サイズの増大を招く事無く、信号光の特性劣化を回避できる。

本発明の他の態様に係る平面光波回路は、前記光導波路は、１つの入射ポートと、前記入射ポートに接続された入力導波路と前記入射ポートに接続されない入力導波路の２つの入力導波路と、２つの出力導波路と、前記２つの入力導波路と前記２つの出力導波路との間に接続された２×２のマッハツェンダ干渉計回路とを備え、前記マッハツェンダ干渉計回路の２つの導波路の少なくとも一方に位相調整器が設けられており、ＰＬＣ型可変光減衰器として構成されていることを要旨とする。この態様によれば、ＰＬＣ型可変光減衰器として構成された平面光波回路において、回路サイズの増大を招く事無く、信号光の特性劣化を回避できる。

本発明の他の態様に係る平面光波回路は、前記光導波路は、１つの入射ポートと、前記入射ポートに接続された入力導波路と、2つの出力導波路と、前記の入力導波路と前記２つの出力導波路との間に接続された1×２のマッハツェンダ干渉計回路とを備え、前記マッハツェンダ干渉計回路の２つの導波路の少なくとも一方に位相調整器が設けられており、ＰＬＣ型可変光減衰器として構成されていることを要旨とする。この態様によれば、ＰＬＣ型可変光減衰器として構成された平面光波回路において、回路サイズの増大を招く事無く、信号光の特性劣化を回避できる。

本発明の他の態様に係る平面光波回路は、複数の入射ポートからなる入射ポート群と、前記入射ポート群の各入射ポートにそれぞれ接続された入力導波路と前記入射ポートに接続されない入力導波路の２つの入力導波路を１組とする複数組の入力導波路からなる入力導波路群と、２つの出力導波路を１組とする複数組の出力導波路からなる出力導波路群と、前記入力導波路群と前記出力導波路群との間にそれぞれ接続された複数の２×２のマッハツェンダ干渉計回路からなるマッハツェンダ干渉計回路群と、前記出力導波路群の各組の出力導波路の一方の出力導波路にそれぞれ接続された複数の出射ポートからなる出射ポート群と、備え、前記複数のマッハツェンダ干渉計回路の２つの導波路の少なくとも一方に位相調整器がそれぞれ設けられており、ＰＬＣ型可変光減衰器アレイとして構成されていることを要旨とする。この態様によれば、ＰＬＣ型可変光減衰器アレイとして構成された平面光波回路において、回路サイズの増大を招く事無く、信号光の特性劣化を回避できる。

本発明の他の態様に係る平面光波回路は、前記マッハツェンダ干渉計回路群は、２段に縦接続された２つの２×２のマッハツェンダ干渉計回路をそれぞれ有し、前記マッハツェンダ干渉計回路群の各２つのマッハツェンダ干渉計回路のうちの前段のマッハツェンダ干渉計回路から分岐された前記アイドル導波路と、後段の２×２のマッハツェンダ干渉計回路から分岐された前記アイドル導波路とは同じ前記溝との交差部で終端されており、ＰＬＣ型２段可変光減衰器アレイとして構成されていることを要旨とする。この態様によれば、ＰＬＣ型２段光分岐結合器アレイとして構成された平面光波回路において、回路サイズの増大を招く事無く、信号光の特性劣化を回避できる。

本発明の他の態様に係る平面光波回路は、複数の入射ポートからなる入射ポート群と、前記入射ポート群の各入射ポートにそれぞれ接続された入力導波路からなる入力導波路群と、前記２つの出力導波路を１組とする複数組の出力導波路からなる出力導波路群と、前記入力導波路群と前記出力導波路群との間にそれぞれ接続された複数の１×２のマッハツェンダ干渉計回路からなるマッハツェンダ干渉計回路群と、前記出力導波路群の各組の出力導波路の一方の出力導波路にそれぞれ接続された複数の出射ポートからなる出射ポート群と、備え、前記複数のマッハツェンダ干渉計回路の２つの導波路の少なくとも一方に位相調整器がそれぞれ設けられており、ＰＬＣ型可変光減衰器アレイとして構成されていることを要旨とする。この態様によれば、ＰＬＣ型可変光減衰器アレイとして構成された平面光波回路において、回路サイズの増大を招く事無く、信号光の特性劣化を回避できる。

本発明の他の態様に係る平面光波回路は、前記光導波路は、２つの入射ポートと、前記２つの入射ポートにそれぞれ接続された２つの入力導波路と、２つの出力導波路と、前記２つの入力導波路と前記２つの出力導波路との間に接続された２×２のマッハツェンダ干渉計回路とを備え、前記マッハツェンダ干渉計回路から分岐された一方の導波路が前記出射ポートに接続された出力導波路であり、その他方の導波路が前記アイドル導波路であり、ＰＬＣ型２×１光スイッチとして構成されていることを要旨とする。この態様によれば、ＰＬＣ型２×１光スイッチとして構成された平面光波回路において、回路サイズの増大を招く事無く、信号光の特性劣化を回避できる。

本発明の他の態様に係る平面光波回路は、２つの入射ポートを１組とする複数組の入射ポートからなる入射ポート群と、前記入射ポート群の各組の前記２つの入射ポートにそれぞれ接続された２つの入力導波路を１組とする複数組の入力導波路からなる入力導波路群と、２つの出力導波路を１組とする複数組の出力導波路からなる出力導波路群と、前記入力導波路群と前記出力導波路群との間にそれぞれ接続された複数の２×２のマッハツェンダ干渉計回路からなるマッハツェンダ干渉計回路群と、前記出力導波路群の各組の出力導波路の一方の出力導波路にそれぞれ接続された複数の出射ポートからなる出射ポート群と、を備え、ＰＬＣ型光スイッチアレイとして構成されていることを要旨とする。この態様によれば、ＰＬＣ型光スイッチアレイとして構成された平面光波回路において、回路サイズの増大を招く事無く、信号光の特性劣化を回避できる。

本発明によれば、基板の出射ポート側の導波路端面に接続されないアイドル導波路を９０度未満の角度で交差する溝との交差部で終端させるので、アイドル導波路５を伝播した光は、出力導波路が接続された出射ポートには到達しない。これにより、出射ポートにおける信号光とアイドル導波路を伝播した光とのコヒーレント干渉は起きず、信号光の特性劣化を回避できる。また、アイドル導波路と溝は９０度未満の角度で交差しているので、交差部での反射戻り光の発生を抑制でき、入射ポートにおいて高い反射減衰量が得られる。また、溝は通常数100μm四方の小さい領域で形成できるため，回路サイズの増大を招く事無く、信号光の特性劣化を回避できる。

このように、アイドル導波路を伝播する光がクラッドへ放射し迷光となり，迷光が信号光とコヒーレント干渉を起こして信号光の特性を劣化させる従来の問題を，回路サイズの増大を招く事無く、解決することができる。

本発明を具体化した平面光波回路の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態の説明において同様の部位には同一の符号を付して重複した説明を省略する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る平面光波回路を、図１〜図３に基づいて説明する。

図１は第１実施形態に係る平面光波回路の概略構成を示している。図２は同平面光波回路の主要部を示す説明図、図３は出射ポートからの信号光の波長特性を示すグラフである。

図１に示す平面光波回路１は、出射ポート３に接続された出力導波路４と出射ポート側の導波路端面２ａに接続されないアイドル導波路５の２つの出力導波路を含む光導波路がシリコン基板（基板）２上に形成されたものである。この平面光波回路１の特徴は、図１および図２に示すように、アイドル導波路５と９０度未満の角度θ（θ＜90°）で交差する溝１０を備え、アイドル導波路５が溝１０との交差部１１で終端されている点にある。溝１０の形状（平面形状）は、平行四辺形である。

具体的には、平面光波回路１はＰＬＣ型光分岐結合器として構成されている。この平面光波回路１では、シリコン基板２上に形成された光導波路は、２つの入射ポート６，７と、２つの入射ポート６，７にそれぞれ接続された２つの入力導波路８，９と、２つの入力導波路８，９と２つの出力導波路４，５との間に接続された２×２のマッハツェンダ干渉計回路２０とを備えている。

マッハツェンダ干渉計回路２０は、２つの方向性結合器１５，１６と、２つの方向性結合器１５，１６の間に接続された２本の導波路１７，１８とを有する。マッハツェンダ干渉計回路２０から分岐された一方の導波路が出力導波路４であり、その他方の導波路がアイドル導波路５である。
このような構成を有する平面光波回路( Planer Lightwave Circuit, PLC)１に形成された各光導波路は、シリコン基板２上に光ファイバ製造技術と半導体微細加工技術を組み合わせて作られた石英ガラス光導波路である。なお、各光導波路は、Si導波路等他のものであっても良い。

例えば、平面光波回路は、次のような方法で作られる。光ファイバ製造技術の応用である火炎直接堆積(Flame Hydrolysis Deposition, FHD)法により、シリコン基板２に下部クラッド層およびコア層となるガラス粒子を堆積し、
加熱してガラス膜を溶融透明化する。この後、半導体集積回路製造技術であるフォトリソグラフィと反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching, RIE)で所望の導波路パターンを形成し、再びFHD法により上部クラッドを形成する。

以上の構成を有する第１実施形態によれば、以下のような作用効果を奏する。

○２つの出力導波路４，５のうち、基板２の出射ポート側の導波路端面２ａに接続されないアイドル導波路５を９０度未満の角度で交差する溝１０との交差部１１で終端させるので、アイドル導波路５を伝播した光は、出力導波路４が接続された出射ポート３には到達しない。これにより、出射ポート３における信号光とアイドル導波路５を伝播した光とのコヒーレント干渉は起きず、信号光の特性劣化を回避できる。

○アイドル導波路５と溝１０は９０度未満の角度で交差しているので、交差部１１での反射戻り光の発生を抑制でき、入射ポートにおいて高い反射減衰量が得られる。

○溝１０は通常数100μm四方の小さい領域で形成できるため、回路サイズの増大を招く事無く、信号光の特性劣化を回避できる。

○このように、本実施形態によれば、出射ポート３からの信号光は図３に示す通り干渉起因の波長特性が無い。この特性と比較するために、終端処理を設けていない上記従来例で作製した場合の特性を図１２に示す。この図１２と図１３の両者を比較すれば、本実施形態によれば、明らかに干渉起因の波長特性が改善されていることがわかる。なお、入射ポート６，７での反射減衰量は40dB以上であった．つまり、本実施形態により上述した信号光の特性劣化を回避でき，かつ反射戻り光の発生を抑制できた。

○ＰＬＣ型光分岐結合器として構成された平面光波回路１において、回路サイズの増大を招く事無く、信号光の特性劣化を回避できる。

（第２実施形態）
図４は第２実施形態に係る平面光波回路の主要部を示している。

図４に示す平面光波回路１の特徴は、ＰＬＣ型光分岐結合器として構成された上記第１実施形態に係る平面光波回路１において、アイドル導波路５と溝１０との交差角（上記角度θ）を小さくかつ交差部１１の断面積を大きくするように、交差部１１におけるアイドル導波路５を曲線導波路５ａとした点にある。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

なお、本実施形態では、アイドル導波路５の直線導波路を延長した線と溝１０の端面との交差角は15°とし、曲線導波路５ａによる曲がり角度は例えば3°(3°に限定されない)とし、溝１０の形は平行四辺形とした。なお、曲線導波路５ａによる曲がり角度は3°に限らない。

以上の構成を有する第２実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて以下のような作用効果を奏する。

○交差部１１におけるアイドル導波路５を曲線導波路５ａとしたことにより、交差部１１での反射戻り光の発生をさらに抑制でき、入射ポート６，７においてより高い反射減衰量が得られる。

（第３実施形態）
図５は第３実施形態に係る平面光波回路の主要部を示している。

図５に示す平面光波回路１の特徴は、ＰＬＣ型光分岐結合器として構成された上記第１実施形態に係る平面光波回路１において、溝１０との交差部１１直前に伝播光放射用曲線導波路５ｂを有する点にある。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

以上の構成を有する第３実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて以下のような作用効果を奏する。

○アイドル導波路５を伝播する光は、その一部が伝播光放射用曲線導波路５ｂで放射され減衰されて溝１０との交差部１１に達するので、交差部１１での反射戻り光の発生をさらに抑制でき、入射ポートにおいてより高い反射減衰量が得られる。

（第４実施形態）
図６は第４実施形態に係る平面光波回路の主要部を示している。

図６に示す平面光波回路１の特徴は、ＰＬＣ型光分岐結合器として構成された上記第１実施形態に係る平面光波回路１において、溝１０に、伝播光を吸収する材料１２が注入されている点にある。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。なお、伝播光を吸収する材料１２は例えば樹脂などである。

以上の構成を有する第４実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて以下のような作用効果を奏する。

○この態様によれば、アイドル導波路５を伝播して交差部１１に達した光は溝１０に注入された伝播光を吸収する材料１２で吸収されて減衰するので、交差部１１での反射戻り光の発生をさらに抑制でき、入射ポート６，７においてより高い反射減衰量が得られる。

（第５実施形態）
図７は本発明の第５実施形態に係る平面光波回路の概略構成を示している。

図７に示す平面光波回路１は、ＰＬＣ型光分岐結合器として構成された上記第１実施形態において、平行四辺形の溝１０に代えて、アイドル導波路５との交差部１１側の端面と対向する端面が非平行となる四角形の形状を有する溝１０Ａを用いたものである。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。ここでは，アイドル導波路５と溝１０の端面との交差角（角度θ）は15°とした。ただし、その角度θは15°に限らず、９０度未満であれば良い。

以上の構成を有する第５実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて以下のような作用効果を奏する。

○溝１０Ａの形を、アイドル導波路５との交差部１１側の端面と対向する端面が非平行となる四角形の形状としてので、溝１０Ａ内部での反射による反射戻りがさらに起こりにくくなり、交差部１１での反射戻り光の発生をさらに抑制でき、入射ポート６，７においてより高い反射減衰量が得られる。なお、入射ポート６，７での反射減衰量は40dB以上であった。つまり、本実施形態により上述した信号光の特性劣化を回避でき，かつ反射戻り光の発生を抑制できた。

（第６実施形態）
図８は本発明の第６実施形態に係る平面光波回路の概略構成を示している。

図８に示す平面光波回路１は、ＰＬＣ型可変光減衰器として構成されている。この平面光波回路１では、光導波路は、１つの入射ポート７と、入射ポート７に接続された入力導波路９と入射ポート７に接続されない入力導波路８Ａの２つの入力導波路と、２つの入力導波路８Ａ，９と２つの出力導波路４，５との間に接続された２×２のマッハツェンダ干渉計回路２０とを備えている。マッハツェンダー干渉計回路２０の２つの導波路１７，１８の一方（導波路１７）に位相調整器３０が設けられている。

以上の構成を有する第６実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて以下のような作用効果を奏する。

○ＰＬＣ型可変光減衰器として構成された平面光波回路１において、回路サイズの増大を招く事無く、信号光の特性劣化を回避できる。

（第７実施形態）
図９（Ａ）は第７実施形態に係る平面光波回路の概略構成を示しており、同図（Ｂ）は同平面光波回路の主要部を示している。

図９（Ａ）に示す平面光波回路１は、ＰＬＣ型可変光減衰器アレイとして構成されている。この平面光波回路１は、複数の入射ポート７_１〜７_ｎからなる入射ポート群４０と、入射ポート群４０の各入射ポートにそれぞれ接続された入力導波路９_１〜９_ｎと入射ポートに接続されない入力導波路８Ａ_１〜８Ａ_ｎの２つの入力導波路を１組とする複数組の入力導波路からなる入力導波路群と、を備える。

さらに、平面光波回路１は、２つの出力導波路４_１〜４_ｎ，５_１〜５_ｎを１組とする複数組の出力導波路からなる出力導波路群と、入力導波路群と出力導波路群との間にそれぞれ接続された複数の２×２のマッハツェンダ干渉計回路２０_１〜２０_ｎからなるマッハツェンダ干渉計回路群と、出力導波路群の各組の出力導波路のうちの出力導波路４_１〜４_ｎにそれぞれ接続された複数の出射ポート３_１〜３_ｎからなる出射ポート群４１と、備える。複数のマッハツェンダー干渉計回路の各２つの導波路１７，１８の一方に（導波路１７）位相調整器３０がそれぞれ設けられている。

また、この平面光波回路１では、図５に示す第３実施形態と同様に、各アイドル導波路５_１〜５_ｎには、溝１０との交差部１１直前に伝播光放射用曲線導波路５ｂが設けられている（図９（Ｂ）参照）。

以上の構成を有する第７実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて以下のような作用効果を奏する。

○ＰＬＣ型可変光減衰器アレイとして構成された平面光波回路１において、回路サイズの増大を招く事無く、信号光の特性劣化を回避できる。

（第８実施形態）
図１０（Ａ）は第８実施形態に係る平面光波回路の概略構成を示しており、同図（Ｂ）は同平面光波回路の主要部を示している。

図１０（Ａ）に示す平面光波回路１は、ＰＬＣ型２段可変光減衰器アレイとして構成されている。この平面光波回路１は、図９（Ａ）に示す上記第７実施形態において、マッハツェンダ干渉計回路群を、２段に縦接続された２つの２×２のマッハツェンダー干渉計回路２１_１〜２１_ｎ，２２_１〜２２_ｎをそれぞれ有する構成としている。

マッハツェンダ干渉計回路群の各２つのマッハツェンダー干渉計回路のうちの前段のマッハツェンダー干渉計回路２１_１〜２１_ｎから分岐されたアイドル導波路５１_１〜５１_ｎと、後段の２×２のマッハツェンダー干渉計回路２２_１〜２２_ｎから分岐されたアイドル導波路５２_１〜５２_ｎとは同じ溝１０との交差部でそれぞれ終端されている。

また、この平面光波回路１では、アイドル導波路５１_１〜５１_ｎと、アイドル導波路５２_１〜５２_ｎとには、図４に示す上記第２実施形態と同様に、交差部１１におけるアイドル導波路を曲線導波路５ａとした（図１０（Ｂ）参照）。

また、各アイドル導波路５１_１〜５１_ｎおよび各アイドル導波路５２_１〜５２_ｎには、溝１０との交差部１１直前に伝播光放射用曲線導波路５ｂを設けてある。なお、各伝播光放射用曲線導波路５Ｂの曲がり半径は，5dB程度の光損失が発生するようあらかじめビーム伝播法で計算し得た値を用いた。各アイドル導波路５１_１〜５１_ｎと、アイドル導波路５２_１〜５２_ｎの直線導波路を延長した線と溝１０の端面の交差角（角度θ９は例えば15°とし、各曲線導波路５ａによる曲がり角度は例えば3°とし、溝１０の形は平行四辺形とした。

以上の構成を有する第８実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて以下のような作用効果を奏する。

○各出射ポート３_１〜３_ｎからの信号光は干渉起因の波長特性が殆ど無かった。また、各入射ポート７_１〜７_ｎの反射減衰量は50dB以上であり、さらに高い反射減衰量を得た。つまり、本実施形態により上述した信号光の特性劣化を回避でき、反射戻り光の発生を抑制できた。

○ＰＬＣ型２段可変光減衰器アレイとして構成された平面光波回路において、回路サイズの増大を招く事無く、信号光の特性劣化を回避できる。

なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。

・ＰＬＣ型光分岐結合器として構成された図７に示す第５実施形態に係る平面光波回路１において、図４に示す構成、すなわち、アイドル導波路５と溝１０との交差角（角度θ）を小さくかつ交差部１１の断面積を大きくするように、交差部１１におけるアイドル導波路５を曲線導波路５ａとした構成にも本発明は適用可能である。

・図７に示す第５実施形態において、図５に示す構成、すなわち、アイドル導波路５に溝１０との交差部１１直前に伝播光放射用曲線導波路５ｂを設けた構成にも本発明は適用可能である。

・図７に示す第５実施形態において、図６に示す構成、すなわち、溝１０に伝播光を吸収する材料１２を注入した構成にも本発明は適用可能である。

・ＰＬＣ型可変光減衰器として構成され図８に示す第６実施形態に係る平面光波回路１において、交差部１１におけるアイドル導波路５を曲線導波路５ａとした構成（図４参照）にも本発明は適用可能である。

・図８に示す第６実施形態において、アイドル導波路５に溝１０との交差部１１直前に伝播光放射用曲線導波路５ｂを設けた構成（図５参照）にも本発明は適用可能である。

・図８に示す第６実施形態において、溝１０に伝播光を吸収する材料１２を注入した構成（図６参照）にも本発明は適用可能である。

・ＰＬＣ型可変光減衰器アレイとして構成された図９（Ａ），（Ｂ）に示す第７実施形態に係る平面光波回路において、伝播光放射用曲線導波路５ｂの無い構成、或いは、溝１０に伝播光を吸収する材料１２が注入されていない構成にも本発明は適用可能である。

・ＰＬＣ型２段可変光減衰器アレイとして構成された図１０（Ａ），（Ｂ）に示す第８実施形態に係る平面光波回路１において、各アイドル導波路５１_１〜５１_ｎ、および各アイドル導波路５２_１〜５２_ｎに、曲線導波路５ａの無い構成、或いは、伝播光放射用曲線導波路５ｂの無い構成にもそれぞれ本発明は適用可能である。

・図８に示す第６実施形態に係る平面光波回路１では、マッハツェンダー干渉計回路２０の２つの導波路１７，１８の一方（導波路１７）に位相調整器３０を設けてあるが、位相調整器３０を２つの導波路１７，１８の両方或いは他方（導波路１８）に設けた構成にも本発明は適用可能である。これと同じことが、図９（Ａ），（Ｂ）に示す第７実施形態および図１０（Ａ），（Ｂ）に示す第８実施形態についても言える。

・また、次のような構成のＰＬＣ型２×１光スイッチとして構成された平面光波回路にも本発明は適用可能である。この平面光波回路では、光導波路は、２つの入射ポートと、２つの入射ポートにそれぞれ接続された２つの入力導波路と、２つの入力導波路と２つの出力導波路との間に接続された２×２のマッハツェンダ干渉計回路とを備える。マッハツェンダ干渉計回路２０から分岐された一方の導波路が出射ポートに接続された出力導波路であり、その他方の導波路がアイドル導波路５である。これによれば、ＰＬＣ型２×１光スイッチとして構成された平面光波回路において、回路サイズの増大を招く事無く、信号光の特性劣化を回避できる。

・また、次のような構成のＰＬＣ型光スイッチアレイとして構成された平面光波回路にも本発明は適用可能である。この平面光波回路は、２つの入射ポートを１組とする複数組の入射ポートからなる入射ポート群と、入射ポート群の各組の２つの入射ポートにそれぞれ接続された２つの入力導波路を１組とする複数組の入力導波路からなる入力導波路群と、２つの出力導波路を１組とする複数組の出力導波路からなる出力導波路群と、を備える。さらに、この平面光波回路は、入力導波路群と出力導波路群との間にそれぞれ接続された複数の２×２のマッハツェンダ干渉計回路からなるマッハツェンダ干渉計回路群と、出力導波路群の各組の出力導波路の一方の出力導波路にそれぞれ接続された複数の出射ポートからなる出射ポート群と、を備える。これによれば、ＰＬＣ型光スイッチアレイとして構成された平面光波回路において、回路サイズの増大を招く事無く、信号光の特性劣化を回避できる。

第１実施形態に係る平面光波回路を示す概略構成図。同平面光波回路の主要部を示す説明図。同平面光波回路の出射ポートからの信号光の波長特性を示すグラフ。第２実施形態に係る平面光波回路の主要部を示す説明図。第３実施形態に係る平面光波回路の主要部を示す説明図。第４実施形態に係る平面光波回路の主要部を示す説明図。第５実施形態に係る平面光波回路を示す概略構成図。第６実施形態に係る平面光波回路を示す概略構成図。（Ａ）は第７実施形態に係る平面光波回路を示す概略構成図、（Ｂ）は同平面光波回路の主要部を示す説明図。（Ａ）は第８実施形態に係る平面光波回路を示す概略構成図、（Ｂ）は同平面光波回路の主要部を示す説明図。従来例を示す概略構成図。同平面光波回路の出射ポートからの信号光の波長特性を示すグラフ。別の従来例を示す概略構成図。

符号の説明

１…平面光波回路、２…シリコン基板、２ａ…導波路端面、３，３_１〜３_ｎ…出射ポート、
４，４_１〜４_ｎ…出力導波路、５，５_１〜５_ｎ…アイドル導波路、５ａ…曲線導波路、
５ｂ…伝播光放射用曲線導波路、６，７…入射ポート、７_１〜７_ｎ…入射ポート、
８，８Ａ，９…入力導波路、８Ａ_１〜８Ａ_ｎ…入力導波路、９_１〜９_ｎ…入力導波路、
１０，１０Ａ…溝、１１…交差部、１２…伝播光を吸収する材料、
１５，１６…方向性結合器、１７，１８…導波路、
２０，２０_１〜２０_ｎ，２２_１〜２２_ｎ…２×２のマッハツェンダ干渉計回路、
３０…位相調整器、４０…入射ポート群、４１…出射ポート群、
５１_１〜５１_ｎ，５２_１〜５２_ｎ…アイドル導波路。

Claims

少なくとも、出射ポートに接続された出力導波路と出射ポート側の導波路端面に接続されないアイドル導波路の２つの出力導波路を含む光導波路が基板上に形成された平面光波回路において、
前記アイドル導波路と９０度未満の角度で交差する溝を備え、
前記アイドル導波路が前記溝との交差部で終端され、該溝との交差部直前に、前記アイドル導波路を伝播する光の一部を放射し、該放射された光が前記出射ポートからの出射される信号光と干渉しないように導波路を略Ｕ字状に曲げた伝播光放射用曲線導波路を有し、前記溝と交差する終端に、該終端が直線である場合と比較して前記交差部での反射戻り光の発生が抑制されるように、前記アイドル導波路と前記溝との交差角を小さくする方向にカーブした曲線導波路を有することを特徴とする平面光波回路。
前記溝に、伝播光を吸収する材料が注入されていることを特徴とする請求項１記載の平面光波回路。
前記光導波路は、２つの入射ポートと、前記２つの入射ポートにそれぞれ接続された２つの入力導波路と、２つの出力導波路と、前記２つの入力導波路と前記２つの出力導波路との間に接続された２×２のマッハツェンダ干渉計回路とを備え、前記マッハツェンダ干渉計回路から分岐された一方の導波路が前記出射ポートに接続された出力導波路であり、その他方の導波路が前記アイドル導波路であり、ＰＬＣ型光分岐結合器として構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の平面光波回路。
２つの入射ポートを１組とする複数組の入射ポートからなる入射ポート群と、前記入射ポート群の各組の前記２つの入射ポートにそれぞれ接続された２つの入力導波路を１組とする複数組の入力導波路からなる入力導波路群と、２つの出力導波路を１組とする複数組の出力導波路からなる出力導波路群と、前記入力導波路群と前記出力導波路群との間にそれぞれ接続された複数の２×２のマッハツェンダ干渉計回路からなるマッハツェンダ干渉計回路群と、前記出力導波路群の各組の出力導波路の一方の出力導波路にそれぞれ接続された複数の出射ポートからなる出射ポート群と、を備え、ＰＬＣ型光分岐結合器アレイとして構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の平面光波回路。
前記光導波路は、１つの入射ポートと、前記入射ポートに接続された入力導波路と前記入射ポートに接続されない入力導波路の２つの入力導波路と、２つの出力導波路と、前記２つの入力導波路と前記２つの出力導波路との間に接続された２×２のマッハツェンダ干渉計回路とを備え、
前記マッハツェンダ干渉計回路の２つの導波路の少なくとも一方に位相調整器が設けられており、ＰＬＣ型可変光減衰器として構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の平面光波回路。
前記光導波路は、１つの入射ポートと、前記入射ポートに接続された入力導波路と、２つの出力導波路と、前記の入力導波路と前記２つの出力導波路との間に接続された1×２のマッハツェンダ干渉計回路とを備え、
前記マッハツェンダ干渉計回路の２つの導波路の少なくとも一方に位相調整器が設けられており、ＰＬＣ型可変光減衰器として構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の平面光波回路。
複数の入射ポートからなる入射ポート群と、前記入射ポート群の各入射ポートにそれぞれ接続された入力導波路と前記入射ポートに接続されない入力導波路の２つの入力導波路を１組とする複数組の入力導波路からなる入力導波路群と、２つの出力導波路を１組とする複数組の出力導波路からなる出力導波路群と、前記入力導波路群と前記出力導波路群との間にそれぞれ接続された複数の２×２のマッハツェンダ干渉計回路からなるマッハツェンダ干渉計回路群と、前記出力導波路群の各組の出力導波路の一方の出力導波路にそれぞれ接続された複数の出射ポートからなる出射ポート群とを備え、
前記複数のマッハツェンダ干渉計回路の２つの導波路の少なくとも一方に位相調整器がそれぞれ設けられており、ＰＬＣ型可変光減衰器アレイとして構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の平面光波回路。
前記マッハツェンダ干渉計回路群は、２段に縦接続された２つの２×２のマッハツェンダ干渉計回路をそれぞれ有し、
前記マッハツェンダ干渉計回路群の各２つのマッハツェンダ干渉計回路のうちの前段のマッハツェンダ干渉計回路から分岐された前記アイドル導波路と、後段の２×２のマッハツェンダ干渉計回路から分岐された前記アイドル導波路とは同じ前記溝との交差部で終端されており、ＰＬＣ型２段可変光減衰器アレイとして構成されていることを特徴とする請求項７に記載の平面光波回路。
複数の入射ポートからなる入射ポート群と、前記入射ポート群の各入射ポートにそれぞれ接続された入力導波路からなる入力導波路群と、２つの出力導波路を１組とする複数組の出力導波路からなる出力導波路群と、前記入力導波路群と前記出力導波路群との間にそれぞれ接続された複数の１×２のマッハツェンダ干渉計回路からなるマッハツェンダ干渉計回路群と、前記出力導波路群の各組の出力導波路の一方の出力導波路にそれぞれ接続された複数の出射ポートからなる出射ポート群と、を備え、前記複数のマッハツェンダ干渉計回路の２つの導波路の少なくとも一方に位相調整器がそれぞれ設けられており、ＰＬＣ型可変光減衰器アレイとして構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の平面光波回路。
前記光導波路は、２つの入射ポートと、前記２つの入射ポートにそれぞれ接続された２つの入力導波路と、２つの出力導波路と、前記２つの入力導波路と前記２つの出力導波路との間に接続された２×２のマッハツェンダ干渉計回路とを備え、前記マッハツェンダ干渉計回路から分岐された一方の導波路が前記出射ポートに接続された出力導波路であり、その他方の導波路が前記アイドル導波路であり、ＰＬＣ型２×１光スイッチとして構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の平面光波回路。
２つの入射ポートを１組とする複数組の入射ポートからなる入射ポート群と、前記入射ポート群の各組の前記２つの入射ポートにそれぞれ接続された２つの入力導波路を１組とする複数組の入力導波路からなる入力導波路群と、２つの出力導波路を１組とする複数組の出力導波路からなる出力導波路群と、前記入力導波路群と前記出力導波路群との間にそれぞれ接続された複数の２×２のマッハツェンダ干渉計回路からなるマッハツェンダ干渉計回路群と、前記出力導波路群の各組の出力導波路の一方の出力導波路にそれぞれ接続された複数の出射ポートからなる出射ポート群と、を備え、ＰＬＣ型光スイッチアレイとして構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の平面光波回路。