JP5625449B2

JP5625449B2 - Mach-Zehnder interferometer, arrayed waveguide diffraction grating, and method of manufacturing Mach-Zehnder interferometer

Info

Publication number: JP5625449B2
Application number: JP2010082654A
Authority: JP
Inventors: 伸秀藤岡
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: JP2011215331A

Description

本発明は、光フィルタとして用いられるマッハ・ツェンダ干渉計、アレイ導波路回折格子及びマッハ・ツェンダ干渉計の製造方法に関する。 The present invention relates to a Mach-Zehnder interferometer, an arrayed waveguide diffraction grating, and a Mach-Zehnder interferometer manufacturing method used as an optical filter.

光通信における基幹部品として、石英系導波路によるＰＬＣ（Planar Lightwave Circuit:平面光回路）が広く用いられている。特に、導波路型の波長フィルタや波長合分波器は、波長多重光通信における必須の構成要素である。これらの高性能化や高機能化は、そのまま通信システムの性能や柔軟性の向上に直結するため、重要である。中でも、導波路で作製した非対称マッハ・ツェンダ干渉計は、インターリーバとして用いることができる。この非対称マッハ・ツェンダ干渉計を多段に接続して、波長特性をフラットトップにする設計の開発等も進められている。また、ＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating: アレイ導波路回折格子）は、波長ごとに合波及び分波を行うことができる、最も基本となる素子の１つである。 As a basic component in optical communication, a PLC (Planar Lightwave Circuit) using a silica-based waveguide is widely used. In particular, a waveguide type wavelength filter and wavelength multiplexer / demultiplexer are essential components in wavelength division multiplexing optical communication. These high performance and high functionality are important because they directly affect the performance and flexibility of the communication system. Among these, an asymmetric Mach-Zehnder interferometer fabricated with a waveguide can be used as an interleaver. Development of a design in which the asymmetric Mach-Zehnder interferometer is connected in multiple stages so that the wavelength characteristic is a flat top is being developed. An AWG (Arrayed Waveguide Grating) is one of the most basic elements capable of multiplexing and demultiplexing for each wavelength.

しかし、これらの素子を利用した石英系導波路によるＰＬＣ（Planar Lightwave Circuit）のサイズは、導波路曲げ半径の制約が有るために、比較的大きい。近年の通信容量の急拡大にともない、ＰＬＣの機能を拡張させる必要があるが、サイズや消費電力の増大が問題となってきており、石英系導波路によるＰＬＣには限界が見え始めてきた。 However, the size of a PLC (Planar Lightwave Circuit) using a silica-based waveguide using these elements is relatively large due to the limitation of the waveguide bending radius. With the rapid expansion of communication capacity in recent years, it is necessary to expand the functions of the PLC. However, the increase in size and power consumption has become a problem, and the limits of PLC based on quartz-based waveguides have begun to appear.

そこで、これらの問題を解決する技術として、シリコンフォトニクスが注目されている。シリコンフォトニクスとは、コアをシリコンで形成し、クラッドを石英で形成する、高屈折率差の導波路を利用したものを指す。このような高屈折率差の導波路を使用すれば、導波路曲げ半径を大幅に縮小することができるため、導波路素子の小型化・高集積化が可能となる。また、石英と比較して、シリコンの熱光学係数は約２０倍大きいため、熱光学効果を利用したスイッチ等における消費電力を低減することができる。 Thus, silicon photonics is attracting attention as a technique for solving these problems. Silicon photonics refers to a material using a waveguide having a high refractive index difference in which a core is formed of silicon and a cladding is formed of quartz. If such a waveguide having a high refractive index difference is used, the waveguide bending radius can be greatly reduced, so that the waveguide element can be miniaturized and highly integrated. Further, since the thermo-optic coefficient of silicon is about 20 times larger than that of quartz, it is possible to reduce power consumption in a switch using the thermo-optic effect.

しかし、シリコンフォトニクスにおいては、小型化が可能な半面、所望のフィルタ特性を得るために必要なシリコンコアの製作精度が概して厳しい。また、シリコン導波路で作製したＡＷＧ素子における熱光学効果によるスペクトルシフト量は、波長１．５ミクロン帯で８０ｐｍ／℃程度と見積もられている。これは、石英系ＡＷＧ素子と比較して約１０倍大きい値である。このような波長フィルタの温度依存性は、特に数十度のオーダで温度変化するマイクロプロセッサの近傍に導波路を配置するような場合には、顕著な問題となる。 However, in silicon photonics, on the other hand, it is possible to reduce the size of the silicon photonics. On the other hand, the silicon core manufacturing accuracy required to obtain desired filter characteristics is generally severe. In addition, the spectral shift amount due to the thermo-optic effect in the AWG element manufactured by the silicon waveguide is estimated to be about 80 pm / ° C. in the wavelength 1.5 micron band. This is about 10 times larger than that of the quartz-based AWG element. Such temperature dependency of the wavelength filter becomes a significant problem particularly when a waveguide is disposed in the vicinity of a microprocessor whose temperature changes on the order of several tens of degrees.

これまで、導波路フィルタの温度無依存化のための技術が研究されてきた。特に、負の熱光学係数を有するポリマー等をクラッドに用いる方法が多く開発されている（例えば、特許文献１）。これは、石英やシリコンの熱光学係数の符号は正であるため、これらのコアサイズを適切に設計することで導波モードプロファイルを変化させ、温度依存性を低減するという方法である。しかし、シリコン導波路作製に用いるＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）プロセスにおいてはポリマー材料の使用が困難であるため、別のアプローチが望ましい。 So far, techniques for making the waveguide filter temperature independent have been studied. In particular, many methods using a polymer having a negative thermo-optic coefficient or the like for the cladding have been developed (for example, Patent Document 1). Since the sign of the thermo-optic coefficient of quartz or silicon is positive, this is a method in which the waveguide mode profile is changed by appropriately designing the core size to reduce temperature dependence. However, since a polymer material is difficult to use in a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) process used for silicon waveguide fabrication, another approach is desirable.

そこで近年、異なるコア幅を有するシリコン導波路の組み合わせにより、温度依存性を低減する方法が提案されている。非特許文献１には、このような方法で、非対称マッハ・ツェンダ干渉計の温度依存性を最小化した例が報告されている。この方法は、シリコンコア幅を変化させたときに、その導波モードプロファイルの変化に伴い等価屈折率の温度依存性が変化する性質を巧みに利用している。なお、等価屈折率の温度依存性がシリコンコア幅に対して変化するのは、３００〜５００ｎｍ程度のコアサイズを有する場合に顕著である。 Therefore, in recent years, a method for reducing temperature dependence by combining silicon waveguides having different core widths has been proposed. Non-Patent Document 1 reports an example in which the temperature dependence of an asymmetric Mach-Zehnder interferometer is minimized by such a method. This method skillfully utilizes the property that when the silicon core width is changed, the temperature dependence of the equivalent refractive index changes with the change of the waveguide mode profile. Note that the temperature dependence of the equivalent refractive index varies with the silicon core width when the core size is about 300 to 500 nm.

さらに、特許文献２では、導波路作製に用いるＩｎＧａＡｓ等の材料の組成を調整することにより、導波路の有効屈折率の温度係数のみを変化させる光フィルタが開示されている。これにより、低損失かつ温度依存性を低減できる光フィルタを実現できるとしている。 Further, Patent Document 2 discloses an optical filter that changes only the temperature coefficient of the effective refractive index of the waveguide by adjusting the composition of a material such as InGaAs used for waveguide fabrication. As a result, an optical filter that can reduce loss and temperature dependence can be realized.

特開平１０−２２７９３０号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-227930 特開平８−５８３４号公報JP-A-8-5834

M. Uenuma, et al., "Temperature-independent silicon waveguide optical filter", Optics Letters, Vol.34, No.5, pp.599-601 (2009).M. Uenuma, et al., "Temperature-independent silicon waveguide optical filter", Optics Letters, Vol.34, No.5, pp.599-601 (2009).

しかし、非特許文献１のように、３００〜５００ｎｍのコアサイズを有するシリコン細線導波路の製作精度は、概して厳しい。例えば、高さ２２０ｎｍ、幅４００ｎｍのコアサイズを有するシリコン細線導波路を用いて非対称マッハ・ツェンダ干渉計を作製した場合について検討する。この場合、ＴＥモードに対するその中心波長は、波長１．５ミクロン帯において、コア幅１０ｎｍの製作エラーにつき約２０ｎｍ（光周波数に換算して約２５００ＧＨｚ）ずれることになる。また、特にコア幅３００ｎｍ以下である場合には、導波モードプロファイルがシリコンコアから石英クラッドに染み出す。その結果、等価屈折率の温度依存性は、コア幅に対して敏感に変動することになる。従って、シリコン導波路の等価屈折率の温度依存性を０とするような所望の設計を行うことが困難である。 However, as in Non-Patent Document 1, the manufacturing accuracy of a silicon fine wire waveguide having a core size of 300 to 500 nm is generally severe. For example, consider the case where an asymmetric Mach-Zehnder interferometer is fabricated using a silicon wire waveguide having a core size of 220 nm in height and 400 nm in width. In this case, the center wavelength with respect to the TE mode is shifted by about 20 nm (about 2500 GHz in terms of optical frequency) for a manufacturing error of a core width of 10 nm in the wavelength 1.5 micron band. In particular, when the core width is 300 nm or less, the waveguide mode profile oozes from the silicon core to the quartz cladding. As a result, the temperature dependence of the equivalent refractive index varies sensitively with respect to the core width. Therefore, it is difficult to perform a desired design in which the temperature dependence of the equivalent refractive index of the silicon waveguide is zero.

また、特許文献２に開示された光フィルタでは、導波路に用いる材料としてはＩｎＧａＡｓ等のＩｎＰ系半導体混晶や、ＳｉＯ_２又はアルミナといった材料を用いる。このため、特許文献２に開示された光フィルタをＣＭＯＳプロセスにより作製することは、原理的に不可能である。 Further, in the optical filter disclosed in Patent Document 2, as a material used for the waveguide, an InP-based semiconductor mixed crystal such as InGaAs, or a material such as SiO ₂ or alumina is used. For this reason, it is impossible in principle to manufacture the optical filter disclosed in Patent Document 2 by a CMOS process.

従って、これらのいずれによっても、シリコンフォトニクスにおいて十分に波長特性の温度依存性を低減できるマッハ・ツェンダ干渉計（光フィルタ）を得ることができない。 Therefore, none of these makes it possible to obtain a Mach-Zehnder interferometer (optical filter) that can sufficiently reduce the temperature dependence of wavelength characteristics in silicon photonics.

本発明は上記に鑑みて為されたものであり、本発明の目的は、波長特性の温度依存性を十分に低減することができる、低損失のマッハ・ツェンダ干渉計、アレイ導波路回折格子及びマッハ・ツェンダ干渉計の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a low-loss Mach-Zehnder interferometer, an arrayed waveguide diffraction grating, and a wavelength loss that can sufficiently reduce the temperature dependence of wavelength characteristics. The object is to provide a method of manufacturing a Mach-Zehnder interferometer.

本発明の一態様であるマッハ・ツェンダ干渉計は、入射光から分波された分波光を通過させる第１のアーム部及び第２のアーム部を備え、前記第１のアーム部及び前記第２のアーム部は、第１の導波路と、前記第１の導波路よりも幅が広い第２の導波路と、一端が前記第２の導波路の一端と光学的に接続され、前記第１の導波路及び前記第２の導波路とは異なる材料からなる第３の導波路と、を備え、前記第１の導波路の一端は、前記第２の導波路の他端又は前記第３の導波路の他端と光学的に接続されるものである。 A Mach-Zehnder interferometer according to an aspect of the present invention includes a first arm unit and a second arm unit that allow a demultiplexed light beam demultiplexed from incident light to pass therethrough, and the first arm unit and the second arm unit. The arm portion is optically connected to the first waveguide, the second waveguide having a width wider than the first waveguide, and one end of the second waveguide. And a third waveguide made of a material different from that of the second waveguide, and one end of the first waveguide is the other end of the second waveguide or the third waveguide It is optically connected to the other end of the waveguide.

本発明の一態様であるアレイ導波路回折格子は、入射ポートと出射ポートとの間に並列に接続された複数の導波路を備え、前記複数の導波路のそれぞれは、第１の導波路と、前記第１の導波路よりも幅が広い第２の導波路と、一端が前記第２の導波路の一端と光学的に接続され、前記第１の導波路及び前記第２の導波路とは異なる材料からなる第３の導波路と、を備え、前記第１の導波路の一端は、前記第２の導波路の他端又は前記第３の導波路の他端と光学的に接続され、前記複数の導波路の前記第１の導波路のそれぞれの光路長が等しく、前記複数の導波路の前記第２の導波路のそれぞれの光路長が異なり、前記複数の導波路の前記第３の導波路のそれぞれの光路長が異なるものである。 An arrayed waveguide diffraction grating that is one embodiment of the present invention includes a plurality of waveguides connected in parallel between an entrance port and an exit port, and each of the plurality of waveguides includes a first waveguide and A second waveguide having a width wider than that of the first waveguide, one end of which is optically connected to one end of the second waveguide, and the first waveguide and the second waveguide, And a third waveguide made of a different material, and one end of the first waveguide is optically connected to the other end of the second waveguide or the other end of the third waveguide. The optical path lengths of the first waveguides of the plurality of waveguides are equal, the optical path lengths of the second waveguides of the plurality of waveguides are different, and the third of the plurality of waveguides is different. The optical path lengths of the waveguides are different.

本発明の一態様であるマッハ・ツェンダ干渉計の製造方法は、第１のアーム部及び第２のアーム部に第１の導波路を形成する工程と、前記第１の導波路よりも幅が広い第２の導波路を形成する工程と、前記第１の導波路及び前記第２の導波路とは異なる材料からなる第３の導波路を、一端を前記第２の導波路の一端と接続して形成する工程と、を備え、前記第１の導波路の一端は、前記第２の導波路の他端又は前記第３の導波路の他端と光学的に接続されるものである。 A manufacturing method of a Mach-Zehnder interferometer that is one embodiment of the present invention includes a step of forming a first waveguide in a first arm portion and a second arm portion, and a width wider than that of the first waveguide. A step of forming a wide second waveguide, and a third waveguide made of a material different from that of the first waveguide and the second waveguide are connected to one end of the second waveguide. And one end of the first waveguide is optically connected to the other end of the second waveguide or the other end of the third waveguide.

本発明によれば、波長特性の温度依存性を低減することができる、低損失のマッハ・ツェンダ干渉計、アレイ導波路回折格子及びマッハ・ツェンダ干渉計の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a low-loss Mach-Zehnder interferometer, an arrayed waveguide diffraction grating, and a Mach-Zehnder interferometer manufacturing method that can reduce the temperature dependence of wavelength characteristics.

実施の形態１にかかるマッハ・ツェンダ干渉計１００の構成図である。1 is a configuration diagram of a Mach-Zehnder interferometer 100 according to a first embodiment. 実施の形態２にかかるマッハ・ツェンダ干渉計２００の構成図である。3 is a configuration diagram of a Mach-Zehnder interferometer 200 according to a second embodiment. FIG. 図２ＡのＩＩ−ＩＩ線における断面構成の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the cross-sectional structure in the II-II line | wire of FIG. 2A. 図２ＡのＩＩ−ＩＩ線における断面構成の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the cross-sectional structure in the II-II line | wire of FIG. 2A. 実施の形態３にかかる変調器３００の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a modulator 300 according to a third embodiment. 実施の形態４にかかるＡＷＧ４００の構成図である。It is a block diagram of AWG400 concerning Embodiment 4. FIG. 実施の形態５にかかるマッハ・ツェンダ干渉計５００の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a Mach-Zehnder interferometer 500 according to a fifth embodiment. 実施の形態６にかかるマッハ・ツェンダ干渉計６００の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a Mach-Zehnder interferometer 600 according to a sixth embodiment. 実施の形態７にかかるマッハ・ツェンダ干渉計７００の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a Mach-Zehnder interferometer 700 according to a seventh embodiment.

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態１にかかるマッハ・ツェンダ干渉計１００の構成図である。マッハ・ツェンダ干渉計１００は、アーム部１０ａ、アーム部１０ｂ、３ｄＢ分岐導波路１６及び３ｄＢ分岐導波路１７により構成される。マッハ・ツェンダ干渉計１００は、アーム部１０ａとアーム部１０ｂとの間で非対称な構成を有する。また、マッハ・ツェンダ干渉計１００は、入射ポート１５と出射ポート１８との間に接続される。 Embodiment 1
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a Mach-Zehnder interferometer 100 according to the first embodiment. The Mach-Zehnder interferometer 100 includes an arm unit 10 a, an arm unit 10 b, a 3 dB branch waveguide 16, and a 3 dB branch waveguide 17. The Mach-Zehnder interferometer 100 has an asymmetric configuration between the arm portion 10a and the arm portion 10b. The Mach-Zehnder interferometer 100 is connected between the incident port 15 and the emission port 18.

アーム部１０ａは、シリコン細線導波路１１ａ、シリコン導波路１２ａ、導波路１３ａにより構成される。シリコン導波路１２ａはシリコン細線導波路１１ａよりも広いコア幅を有している。導波路１３ａは、ＳｉＯＮやＳｉＮ等の、シリコンとは異なる材料により構成される。なお、これらの導波路は、導波光の損失や反射ができるだけ無いように接続されることが望ましい。 The arm portion 10a includes a silicon thin wire waveguide 11a, a silicon waveguide 12a, and a waveguide 13a. The silicon waveguide 12a has a wider core width than the silicon fine wire waveguide 11a. The waveguide 13a is made of a material different from silicon, such as SiON or SiN. These waveguides are preferably connected so that there is no loss or reflection of guided light as much as possible.

アーム部１０ｂは、シリコン細線導波路１１ｂ、シリコン導波路１２ｂ、導波路１３ｂにより構成される。シリコン導波路１２ｂは、シリコン細線導波路１１ｂよりも広いコア幅を有している。導波路１３ｂは、ＳｉＯＮやＳｉＮ等の、シリコンとは異なる材料により構成される。なお、これらの導波路は、導波光の損失や反射ができるだけ無いように接続されることが望ましい。 The arm portion 10b includes a silicon fine wire waveguide 11b, a silicon waveguide 12b, and a waveguide 13b. The silicon waveguide 12b has a wider core width than the silicon fine wire waveguide 11b. The waveguide 13b is made of a material different from silicon, such as SiON or SiN. These waveguides are preferably connected so that there is no loss or reflection of guided light as much as possible.

シリコン細線導波路１１ａ及びシリコン細線導波路１１ｂは同一の長さを有する。従って、シリコン細線導波路１１ａ及びシリコン細線導波路１１ｂは、同一の光路長を有する。ここで、シリコン導波路１２ａ及びシリコン導波路１２ｂにおける等価屈折率をｎ２、導波路１３ａ及び導波路１３ｂにおける等価屈折率をｎ３とする。また、シリコン導波路１２ａの長さＬ１２ａとシリコン導波路１２ｂの長さＬ１２ｂとの差ΔＬ２（すなわち、ΔＬ２＝Ｌ１２ａ−Ｌ１２ｂ）、導波路１３ａの長さＬ１３ａと導波路１３ｂの長さＬ１３ｂとの差をΔＬ３（すなわち、ΔＬ３＝Ｌ１３ａ−Ｌ１３ｂ）とする。このときのアーム部１０ａとアーム部１０ｂとの間の光路長差は、以下の式（１）で表される。但し、ｍは整数である。

The silicon fine wire waveguide 11a and the silicon fine wire waveguide 11b have the same length. Therefore, the silicon fine wire waveguide 11a and the silicon fine wire waveguide 11b have the same optical path length. Here, the equivalent refractive index in the silicon waveguide 12a and the silicon waveguide 12b is n2, and the equivalent refractive index in the waveguide 13a and the waveguide 13b is n3. Further, the difference ΔL2 between the length L12a of the silicon waveguide 12a and the length L12b of the silicon waveguide 12b (that is, ΔL2 = L12a−L12b), the length L13a of the waveguide 13a, and the length L13b of the waveguide 13b. The difference is ΔL3 (that is, ΔL3 = L13a−L13b). The optical path length difference between the arm part 10a and the arm part 10b at this time is represented by the following formula (1). However, m is an integer.

よって、式（１）により、中心波長間隔λｒｅｆを以下の式（２）として見積もることができる。なお、以下の式（２）では、ｎｇ２は、シリコン導波路１２ａ及びシリコン導波路１２ｂにおける群屈折率を表す。また、ｎｇ３は、導波路１３ａ及び導波路１３ｂにおける群屈折率を表す。

Therefore, the center wavelength interval λref can be estimated as the following expression (2) by the expression (1). In the following formula (2), ng2 represents a group refractive index in the silicon waveguide 12a and the silicon waveguide 12b. Further, ng3 represents the group refractive index in the waveguide 13a and the waveguide 13b.

また、光路長差の温度依存性は、波長特性の変化に帰結することとなる。そのため、以下の式（３）を満たすことができれば、温度依存性を除去することができる。

Further, the temperature dependence of the optical path length difference results in a change in wavelength characteristics. Therefore, if the following formula (3) can be satisfied, the temperature dependency can be removed.

シリコン導波路１２ａ、シリコン導波路１２ｂ、導波路１３ａ及び導波路１３ｂの等価屈折率及びその温度係数は、材料やコアサイズにより一意に決まる。よって、式（１）〜（３）から、所望の波長特性と温度依存性を有するΔＬ２及びΔＬ３が決定される。 The equivalent refractive index and its temperature coefficient of the silicon waveguide 12a, the silicon waveguide 12b, the waveguide 13a, and the waveguide 13b are uniquely determined by the material and the core size. Therefore, ΔL2 and ΔL3 having desired wavelength characteristics and temperature dependence are determined from the equations (1) to (3).

従って、本構成によれば、式（１）又は（２）を所望の値としつつ、式（３）の値を小さくするように、シリコン導波路１２ａ、シリコン導波路１２ｂ、導波路１３ａ及び導波路１３ｂの長さを設定することができる。ここで、式（３）の値を０とすれば、マッハ・ツェンダ干渉計１００の波長特性の温度依存性を無くすことになる。すなわち、本構成によれば、導波路の作製精度を緩和しつつ、導波路の作製精度を緩和しつつ、波長特性の温度依存性を低減することができる、低損失のマッハ・ツェンダ干渉計及びマッハ・ツェンダ干渉計の製造方法を提供することができる。 Therefore, according to this configuration, the silicon waveguide 12a, the silicon waveguide 12b, the waveguide 13a, and the waveguide are reduced so as to reduce the value of the expression (3) while setting the expression (1) or (2) to a desired value. The length of the waveguide 13b can be set. Here, if the value of the expression (3) is 0, the temperature dependence of the wavelength characteristic of the Mach-Zehnder interferometer 100 is eliminated. That is, according to the present configuration, a low-loss Mach-Zehnder interferometer that can reduce the temperature dependency of the wavelength characteristics while relaxing the waveguide fabrication accuracy while relaxing the waveguide fabrication accuracy, and A method of manufacturing a Mach-Zehnder interferometer can be provided.

なお、導波路１３ａ及び導波路１３ｂのコアをＳｉＯ２、ＳｉＯＮ又はＳｉＮにより作製した場合には、導波路１３ａ及び導波路１３ｂにＵＶ光を照射することにより、その屈折率を変化させることができる。これにより、例えば、シリコンコア等の製作誤差に起因する波長特性の微小なずれを、ＵＶ光照射により調整することが可能である。 When the cores of the waveguide 13a and the waveguide 13b are made of SiO2, SiON, or SiN, the refractive index can be changed by irradiating the waveguide 13a and the waveguide 13b with UV light. Thereby, for example, it is possible to adjust a minute shift in wavelength characteristics due to a manufacturing error of a silicon core or the like by UV light irradiation.

実施の形態２
次に、実施の形態２にかかるマッハ・ツェンダ干渉計２００について説明する。マッハ・ツェンダ干渉計２００は、上述のマッハ・ツェンダ干渉計１００の具体例である。図２Ａは、実施の形態２にかかるマッハ・ツェンダ干渉計２００の構成図である。図２Ａに示すように、マッハ・ツェンダ干渉計２００は、アーム２０ａ、アーム２０ｂ、３ｄＢ分岐導波路２６、３ｄＢ分岐導波路２７により構成される。マッハ・ツェンダ干渉計２００は、アーム２０ａとアーム２０ｂとの間で非対称な構成を有する。また、マッハ・ツェンダ干渉計２００は、入射ポート２５と出射ポート２８との間に接続される。 Embodiment 2
Next, the Mach-Zehnder interferometer 200 according to the second embodiment will be described. The Mach-Zehnder interferometer 200 is a specific example of the Mach-Zehnder interferometer 100 described above. FIG. 2A is a configuration diagram of the Mach-Zehnder interferometer 200 according to the second embodiment. As shown in FIG. 2A, the Mach-Zehnder interferometer 200 includes an arm 20a, an arm 20b, a 3 dB branching waveguide 26, and a 3 dB branching waveguide 27. The Mach-Zehnder interferometer 200 has an asymmetric configuration between the arm 20a and the arm 20b. The Mach-Zehnder interferometer 200 is connected between the entrance port 25 and the exit port 28.

アーム２０ａは、シリコン細線導波路２１ａ、シリコン導波路２２ａ、導波路２３ａにより構成される。シリコン導波路２２ａは、シリコン細線導波路２１ａに対して拡大されたコア幅を有している。また、シリコン導波路２２ａは、シリコン細線導波路２１ａに向かって徐々に幅が細くなるように形成される。さらに、シリコン導波路２２ａの一部は導波路２３ａと重複している。重複部分のシリコン導波路２２ａは、光の伝搬方向に向かって、徐々に幅が細くなるように形成される。導波路２３ａは、ＳｉＯＮを用いて形成されている。シリコン細線導波路２１ａは、導波路２３ａに向かって徐々に幅が細くなるように形成される。 The arm 20a includes a silicon thin wire waveguide 21a, a silicon waveguide 22a, and a waveguide 23a. The silicon waveguide 22a has an expanded core width with respect to the silicon fine wire waveguide 21a. The silicon waveguide 22a is formed so that the width gradually decreases toward the silicon fine wire waveguide 21a. Further, a part of the silicon waveguide 22a overlaps with the waveguide 23a. The overlapping silicon waveguides 22a are formed so that the width gradually decreases in the light propagation direction. The waveguide 23a is formed using SiON. The silicon thin wire waveguide 21a is formed so that the width gradually decreases toward the waveguide 23a.

アーム２０ｂは、シリコン細線導波路２１ｂ、シリコン導波路２２ｂ、導波路２３ｂにより構成される。シリコン導波路２２ｂは、シリコン細線導波路２１ｂに対して拡大されたコア幅を有している。また、シリコン導波路２２ｂは、シリコン細線導波路２１ｂに向かって徐々に幅が細くなるように形成される。さらに、シリコン導波路２２ｂの一部は導波路２３ｂと重複している。重複部分のシリコン導波路２２ｂは、光の伝搬方向に向かって、徐々に幅が細くなるように形成される。導波路２３ｂは、ＳｉＯＮを用いて形成されている。シリコン細線導波路２１ｂは、導波路２３ｂに向かって徐々に幅が細くなるように形成される。 The arm 20b includes a silicon thin wire waveguide 21b, a silicon waveguide 22b, and a waveguide 23b. The silicon waveguide 22b has an expanded core width with respect to the silicon fine wire waveguide 21b. The silicon waveguide 22b is formed so that the width gradually decreases toward the silicon fine wire waveguide 21b. Furthermore, a part of the silicon waveguide 22b overlaps with the waveguide 23b. The overlapping silicon waveguides 22b are formed so that the width gradually decreases in the light propagation direction. The waveguide 23b is formed using SiON. The silicon fine wire waveguide 21b is formed so that the width gradually decreases toward the waveguide 23b.

それぞれ長さが異なるシリコン導波路２２ａ及びシリコン導波路２２ｂのコアの幅又は高さは、１〜２ミクロン以上である。これにより、導波モードの等価屈折率がコアサイズの作製誤差に対して変化しにくくなる。そのため、マッハ・ツェンダ干渉計２００の中心波長等が、作製誤差に対してずれにくくなる。 The widths or heights of the cores of the silicon waveguide 22a and the silicon waveguide 22b having different lengths are 1 to 2 microns or more. As a result, the equivalent refractive index of the waveguide mode is unlikely to change with respect to the manufacturing error of the core size. For this reason, the center wavelength or the like of the Mach-Zehnder interferometer 200 is less likely to shift with respect to manufacturing errors.

本構成では、シリコンで作製された導波路は単一モード条件を満たさない。しかし、それぞれコア幅の異なるシリコン細線導波路２１ａとシリコン導波路２２ａとの接続部において、光の伝搬方向に沿ってコア幅が徐々に変化している。また、それぞれコア幅の異なるシリコン細線導波路２１ｂとシリコン導波路２２ｂとの接続部において、光の伝搬方向に沿ってコア幅が徐々に変化している。これにより、断熱的なモード変換を行うことが可能となる。従って、本構成によれば、基本モードを選択的に得ることができる。なお、本構成によれば、併せて放射損失を最小化することも可能である。 In this configuration, the waveguide made of silicon does not satisfy the single mode condition. However, the core width gradually changes along the light propagation direction at the connecting portion between the silicon thin wire waveguide 21a and the silicon waveguide 22a having different core widths. In addition, the core width gradually changes along the light propagation direction at the connecting portion between the silicon thin wire waveguide 21b and the silicon waveguide 22b having different core widths. Thereby, adiabatic mode conversion can be performed. Therefore, according to this configuration, the basic mode can be selectively obtained. In addition, according to this structure, it is also possible to minimize radiation loss.

次に、シリコン導波路２２ａと導波路２３ａとの接続部における断面構造について説明する。図２Ｂ及び図２Ｃは、図２ＡのＩＩ−ＩＩ線における断面構成の例を示す断面図である。シリコン導波路２２ａと導波路２３ａとの接続部においては、図２Ｂに示すように、シリコン導波路２２ａを囲むように導波路２３ａを形成することができる。また、図２Ｃに示すように、シリコン導波路２２ａの近傍に、導波路２３ａを形成することもできる。そして、シリコン導波路２２ａの幅を、光の伝搬方向に沿って、例えば３００ミクロンの区間で徐々に変化させ、シリコン導波路２２ａの終端における幅を０．１ミクロン以下とする。これにより、放射損失を十分に低減することが可能である。なお、この効果は、アーム２０ｂにおいても同様である。 Next, a cross-sectional structure at the connection portion between the silicon waveguide 22a and the waveguide 23a will be described. 2B and 2C are cross-sectional views illustrating examples of a cross-sectional configuration taken along line II-II in FIG. 2A. In the connection portion between the silicon waveguide 22a and the waveguide 23a, as shown in FIG. 2B, the waveguide 23a can be formed so as to surround the silicon waveguide 22a. Further, as shown in FIG. 2C, a waveguide 23a can be formed in the vicinity of the silicon waveguide 22a. Then, the width of the silicon waveguide 22a is gradually changed, for example, in a section of 300 microns along the light propagation direction, so that the width at the end of the silicon waveguide 22a is 0.1 microns or less. Thereby, it is possible to reduce radiation loss sufficiently. This effect is the same in the arm 20b.

また、アーム２０ａとアーム２０ｂとの間の光路長差を、式（１）で表されるように、シリコン導波路２２ａ及び導波路２３ａと、シリコン導波路２２ｂ及び導波路２３ｂと、の間の光路長差のみで得られるようにするため、その他の導波路のコアサイズや長さを、アーム２０ａ及びアーム２０ｂで等しくする。これにより、マッハ・ツェンダ干渉計２００の波長特性は、シリコン導波路２２ａ及び導波路２３ａと、シリコン導波路２２ｂ及び導波路２３ｂと、の間の光路長差のみで決定される。 Further, the optical path length difference between the arm 20a and the arm 20b is expressed by the equation (1) between the silicon waveguide 22a and the waveguide 23a, and the silicon waveguide 22b and the waveguide 23b. In order to obtain only the optical path length difference, the core size and length of the other waveguides are made equal between the arm 20a and the arm 20b. Thereby, the wavelength characteristic of the Mach-Zehnder interferometer 200 is determined only by the optical path length difference between the silicon waveguide 22a and the waveguide 23a, and the silicon waveguide 22b and the waveguide 23b.

例えば、シリコン導波路２２ａ及びシリコン導波路２２ｂにおける導波モードの実効屈折率ｎ２２を２．８とし、その温度係数ｄｎ２２／ｄＴを２．０×１０^−４とする。また、シリコン導波路２２ａ及びシリコン導波路２２ｂにおける導波モードの群屈折率ｎｇ２２を３．８とする。一方、導波路２３ａ及び導波路２３ｂにおける導波モードの実効屈折率ｎ２３を１．５とし、その温度係数ｄｎ２３／ｄＴを１．０×１０^−５とする。また、導波路２３ａ及び導波路２３ｂにおける導波モードの群屈折率ｎｇ２３を１．５とする。この条件下において、マッハ・ツェンダ干渉計２００の中心波長間隔を４．０ｎｍ（周波数間隔５００ＧＨｚ）とした場合について検討する。この場合、マッハ・ツェンダ干渉計２００の温度依存性を除去するためには、ΔＬ２を＋／−４５７．６９８ミクロン、ΔＬ３を−／＋２２．８８５ミクロンとすればよいと計算することができる。 For example, the effective refractive index n22 of the waveguide mode in the silicon waveguide 22a and the silicon waveguide 22b is 2.8, and the temperature coefficient dn22 / dT is 2.0 × 10 ⁻⁴ . The group index ng22 of the waveguide mode in the silicon waveguide 22a and the silicon waveguide 22b is set to 3.8. On the other hand, the effective refractive index n23 of the waveguide mode in the waveguide 23a and the waveguide 23b is 1.5, and the temperature coefficient dn23 / dT is 1.0 × 10 ⁻⁵ . Further, the group refractive index ng23 of the waveguide mode in the waveguide 23a and the waveguide 23b is set to 1.5. The case where the center wavelength interval of the Mach-Zehnder interferometer 200 is set to 4.0 nm (frequency interval 500 GHz) under this condition will be considered. In this case, in order to remove the temperature dependence of the Mach-Zehnder interferometer 200, it can be calculated that ΔL2 should be +/− 457.698 microns and ΔL3 should be − / + 22.885 microns.

従って、本構成によれば、波長特性の温度依存性を低減することができる、低損失のマッハ・ツェンダ干渉計及びマッハ・ツェンダ干渉計の製造方法を提供することができる。 Therefore, according to this configuration, it is possible to provide a low-loss Mach-Zehnder interferometer and a method for manufacturing the Mach-Zehnder interferometer that can reduce the temperature dependence of the wavelength characteristics.

実施の形態３
次に、実施の形態３にかかる光変調器３００について説明する。図３は、実施の形態３にかかる光変調器３００の構成図である。光変調器３００は、２つのマッハ・ツェンダ干渉計３０１及び３０２を有する。マッハ・ツェンダ干渉計３０１及び３０２は、それぞれマッハ・ツェンダ干渉計１００と同様の構成を有している。マッハ・ツェンダ干渉計３０２は、入射ポート３１と出射ポート３２との間に光接続される。出射ポート３２の出射側には、バランス型フォトダイオード３３が接続される。 Embodiment 3
Next, an optical modulator 300 according to the third embodiment will be described. FIG. 3 is a configuration diagram of an optical modulator 300 according to the third embodiment. The optical modulator 300 includes two Mach-Zehnder interferometers 301 and 302. The Mach-Zehnder interferometers 301 and 302 have the same configuration as that of the Mach-Zehnder interferometer 100, respectively. The Mach-Zehnder interferometer 302 is optically connected between the entrance port 31 and the exit port 32. A balanced photodiode 33 is connected to the emission side of the emission port 32.

マッハ・ツェンダ干渉計３０１及び３０２は、共に１ビットの遅延量を有する。バランス型フォトダイオード３３は、光変調器３００を通過した光信号を受光することにより、シンボル間の位相差を測定することができる。また、マッハ・ツェンダ干渉計３０１とマッハ・ツェンダ干渉計３０２とにおいては、それぞれの光波の位相を９０度分ずらすことが可能である。これにより、４値出力に対応することが可能である。 Both the Mach-Zehnder interferometers 301 and 302 have a 1-bit delay amount. The balanced photodiode 33 can measure the phase difference between symbols by receiving the optical signal that has passed through the optical modulator 300. Further, in the Mach-Zehnder interferometer 301 and the Mach-Zehnder interferometer 302, the phases of the respective light waves can be shifted by 90 degrees. As a result, it is possible to cope with quaternary output.

本構成によれば、光波長の温度依存性を低減できる光変調器を得ることができる。また、導波路１３ａ及び導波路１３ｂのコアをＳｉＯ２、ＳｉＯＮ又はＳｉＮにより作製した場合には、導波路１３ａ及び導波路１３ｂにＵＶ光を照射することにより、その屈折率を変化させることができる。これにより、例えば、９０度の位相差を高精度に得たい場合には、ＵＶ光照射により位相を調整することが可能である。 According to this configuration, it is possible to obtain an optical modulator that can reduce the temperature dependence of the optical wavelength. When the cores of the waveguide 13a and the waveguide 13b are made of SiO2, SiON, or SiN, the refractive index can be changed by irradiating the waveguide 13a and the waveguide 13b with UV light. Thereby, for example, when it is desired to obtain a phase difference of 90 degrees with high accuracy, the phase can be adjusted by UV light irradiation.

本構成は、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）やＤＱＰＳＫ（Diffential Quadrature Phase Shift Keying）等の変調方式における受信に用いられる遅延干渉計や９０度ハイブリッドにも適用可能である。一般に、平面光波回路で干渉計を構成した場合には、空間光学系で構成した干渉計と比較して、その遅延量の温度依存性が問題となる。しかし、本構成によれば、導波路型干渉計の温度依存性を低減することが可能となる。 This configuration can also be applied to delay interferometers and 90-degree hybrids used for reception in modulation schemes such as QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) and DQPSK (Diffential Quadrature Phase Shift Keying). Generally, when an interferometer is configured with a planar lightwave circuit, the temperature dependency of the delay amount becomes a problem as compared with an interferometer configured with a spatial optical system. However, according to this configuration, the temperature dependence of the waveguide interferometer can be reduced.

従って、本構成によれば、波長特性の温度依存性を低減することができる、低損失の光変調器を提供することができる。 Therefore, according to this configuration, it is possible to provide a low-loss optical modulator that can reduce the temperature dependence of the wavelength characteristics.

実施の形態４
次に、実施の形態４にかかるＡＷＧ４００について説明する。図４は、実施の形態４にかかるＡＷＧ４００の構成図である。ＡＷＧ４００は、例えばアレイ状に配置された６本の導波路が、スラブ部４６とスラブ部４７との間に接続されている。スラブ部４６には入射ポート４５が接続され、スラブ部４７には出射ポート４８が接続される。 Embodiment 4
Next, the AWG 400 according to the fourth embodiment will be described. FIG. 4 is a configuration diagram of the AWG 400 according to the fourth embodiment. In the AWG 400, for example, six waveguides arranged in an array are connected between the slab part 46 and the slab part 47. An incident port 45 is connected to the slab portion 46, and an exit port 48 is connected to the slab portion 47.

６本の導波路のそれぞれは、シリコン細線導波路４１ａ〜ｆ、シリコン導波路４２ａ〜ｆ、導波路４３ａ〜ｆにより構成される。シリコン導波路４２ａ〜ｆは、シリコン細線導波路４１ａ〜ｆよりも広いコア幅を有している。導波路４３ａ〜ｆは、ＳｉＯＮやＳｉＮ等の、シリコンとは異なる材料により構成される。 Each of the six waveguides includes silicon thin wire waveguides 41a to 41f, silicon waveguides 42a to 42f, and waveguides 43a to 43f. The silicon waveguides 42a to 42f have a wider core width than the silicon thin wire waveguides 41a to 41f. The waveguides 43a to 43f are made of a material different from silicon, such as SiON or SiN.

ＡＷＧ４００では、６本の導波路のそれぞれにより、適切な位相差が光波に付加される。その結果、スラブ部４７における結像箇所が波長成分毎に空間的に分離され、分光特性が得られることになる。 In the AWG 400, an appropriate phase difference is added to the light wave by each of the six waveguides. As a result, the imaging location in the slab portion 47 is spatially separated for each wavelength component, and spectral characteristics are obtained.

ここで、６本の導波路のそれぞれにおけるシリコン細線導波路４１ａ〜ｆの長さを均一にする。つまり、光波に付加される位相差は、シリコン導波路４２ａ〜ｆ及び導波路４３ａ〜ｆにより付加される。これにより、ＡＷＧの温度依存性を低減しつつ、その製作精度を緩和することができる。 Here, the lengths of the silicon thin wire waveguides 41a to 41f in each of the six waveguides are made uniform. That is, the phase difference added to the light wave is added by the silicon waveguides 42a to 42f and the waveguides 43a to 43f. Thereby, the manufacturing accuracy can be relaxed while reducing the temperature dependence of the AWG.

従って、本構成によれば、波長特性の温度依存性を低減することができる、低損失のアレイ導波路回折格子を提供することができる。 Therefore, according to this configuration, it is possible to provide a low-loss arrayed-waveguide diffraction grating that can reduce the temperature dependence of wavelength characteristics.

実施の形態５
次に、実施の形態５にかかるマッハ・ツェンダ干渉計５００について説明する。図５は、実施の形態５にかかるマッハ・ツェンダ干渉計５００の構成図である。マッハ・ツェンダ干渉計５００は、図１に示すマッハ・ツェンダ干渉計１００において、アーム部１０ｂにリング共振器５１を付加した構成を有する。リング共振器５１は、シリコン細線導波路１１ｂと光接続される。リング共振器５１のコアは、シリコンにより作製される。マッハ・ツェンダ干渉計５００のリング共振器５１を除く部分は、対称型のマッハ・ツェンダ干渉計として構成される。従って、式（１）の計算結果は０となる。マッハ・ツェンダ干渉計５００のその他の構成は、マッハ・ツェンダ干渉計１００と同様であるので、説明を省略する。 Embodiment 5
Next, a Mach-Zehnder interferometer 500 according to the fifth embodiment will be described. FIG. 5 is a configuration diagram of a Mach-Zehnder interferometer 500 according to the fifth embodiment. The Mach-Zehnder interferometer 500 has a configuration in which a ring resonator 51 is added to the arm portion 10b in the Mach-Zehnder interferometer 100 shown in FIG. The ring resonator 51 is optically connected to the silicon fine wire waveguide 11b. The core of the ring resonator 51 is made of silicon. The portion of the Mach-Zehnder interferometer 500 excluding the ring resonator 51 is configured as a symmetric Mach-Zehnder interferometer. Therefore, the calculation result of Expression (1) is 0. Since the other configuration of the Mach-Zehnder interferometer 500 is the same as that of the Mach-Zehnder interferometer 100, the description thereof is omitted.

シリコンの熱光学係数は正である。そのため、シリコンをコアとする導波路によりリング共振器を作製した場合、素子温度の上昇にともない、リング共振器の共振波長は長波長側へシフトする。マッハ・ツェンダ干渉計５００では、リング共振器５１での波長シフト量を低減するために、リング共振器５１をマッハ・ツェンダ干渉計に結合させている。 The thermo-optic coefficient of silicon is positive. Therefore, when a ring resonator is manufactured using a waveguide having silicon as a core, the resonance wavelength of the ring resonator shifts to the longer wavelength side as the element temperature rises. In the Mach-Zehnder interferometer 500, the ring resonator 51 is coupled to the Mach-Zehnder interferometer in order to reduce the amount of wavelength shift in the ring resonator 51.

しかし、リング共振器５１を結合することにより、マッハ・ツェンダ干渉計５００のアーム部１０ａとアーム部１０ｂとの間には位相差が生じる。そのため、位相差に応じた波長特性が得られることになる。さらに、マッハ・ツェンダ干渉計５００のアーム部１０ａ及びアーム部１０ｂを、同じシリコンコアサイズで対称に作製した場合には、波長特性の温度変化によるずれが生じる。 However, coupling the ring resonator 51 causes a phase difference between the arm portion 10a and the arm portion 10b of the Mach-Zehnder interferometer 500. For this reason, wavelength characteristics corresponding to the phase difference are obtained. Further, when the arm portion 10a and the arm portion 10b of the Mach-Zehnder interferometer 500 are manufactured symmetrically with the same silicon core size, a shift in wavelength characteristics due to a temperature change occurs.

リング共振器５１により付加される位相シフト量は、温度に依存する。この温度依存を相殺するように式（３）の値を設定することにより、マッハ・ツェンダ干渉計５００全体として、波長特性の温度依存性を低減することが可能となる。 The amount of phase shift added by the ring resonator 51 depends on the temperature. By setting the value of Equation (3) so as to cancel out this temperature dependence, the temperature dependence of the wavelength characteristics can be reduced as a whole of the Mach-Zehnder interferometer 500.

また、シリコン導波路では、自由キャリアプラズマ分散効果により屈折率変化が得られる。シリコン導波路の構造としては、順バイアスｐ−ｉ−ｎダイオード、ＭＯＳキャパシタ及び逆バイアスｐｎ接合などが提案されている。これらの構造それぞれにおいて、位相変調が試みられている。特に、順バイアスｐ−ｉ−ｎダイオードの変調効率は高い。また、素子サイズの小型化のため、リング共振器を用いる構成も提案されている。しかし、リング共振器の共振波長は、上述のように、素子温度に対してシフトする。従って、変調特性が素子温度変化により劣化する欠点を有する。しかし、本構成を適用することにより、変調特性が素子温度の変化により劣化することを防止できる。 In the silicon waveguide, the refractive index can be changed by the free carrier plasma dispersion effect. As a structure of the silicon waveguide, a forward bias pin diode, a MOS capacitor, a reverse bias pn junction, and the like have been proposed. Phase modulation has been attempted in each of these structures. In particular, the modulation efficiency of forward-biased pin diodes is high. In order to reduce the element size, a configuration using a ring resonator has also been proposed. However, the resonance wavelength of the ring resonator is shifted with respect to the element temperature as described above. Therefore, there is a defect that the modulation characteristic is deteriorated by the element temperature change. However, by applying this configuration, it is possible to prevent the modulation characteristics from deteriorating due to changes in element temperature.

実施の形態６
次に、実施の形態６にかかるマッハ・ツェンダ干渉計６００について説明する。図６は、実施の形態６にかかるマッハ・ツェンダ干渉計６００の構成図である。マッハ・ツェンダ干渉計６００は、図１に示すマッハ・ツェンダ干渉計１００において、アーム部１０ａにリング共振器６１を付加し、アーム部１０ｂにリング共振器６２を付加した構成を有する。リング共振器６１及び６２のコアは、シリコンにより作製される。リング共振器６１とリング共振器を除くマッハ・ツェンダ干渉計６００の他の部分は、非対象のマッハ・ツェンダ干渉計として構成される。マッハ・ツェンダ干渉計６００のその他の構成は、マッハ・ツェンダ干渉計１００と同様であるので、説明を省略する。 Embodiment 6
Next, a Mach-Zehnder interferometer 600 according to the sixth embodiment will be described. FIG. 6 is a configuration diagram of a Mach-Zehnder interferometer 600 according to the sixth embodiment. The Mach-Zehnder interferometer 600 has a configuration in which a ring resonator 61 is added to the arm portion 10a and a ring resonator 62 is added to the arm portion 10b in the Mach-Zehnder interferometer 100 shown in FIG. The cores of the ring resonators 61 and 62 are made of silicon. The other part of the Mach-Zehnder interferometer 600 excluding the ring resonator 61 and the ring resonator is configured as a non-target Mach-Zehnder interferometer. Since the other configuration of the Mach-Zehnder interferometer 600 is the same as that of the Mach-Zehnder interferometer 100, the description thereof is omitted.

リング共振器６１及び６２の周囲長は、例えば、アーム部１０ａとアーム部１０ｂとの間の光路長差の２倍または１／２倍等になるように作製される。これにより、マッハ・ツェンダ干渉計６００では、インターリーバとしての波長特性を得ることができる。また、リング共振器６１及び６２のそれぞれとバスラインとの光学的結合強度は、ストップバンドにおける消光比を決める主なパラメータとなる。マッハ・ツェンダ干渉計６００は非対称に構成される点で、実施の形態５にかかるマッハ・ツェンダ干渉計５００と異なるが、温度依存性を低減するための設計については、同様に考えることができる。つまり、リング共振器により付加される位相シフト量の温度依存性を相殺するように、マッハ・ツェンダ干渉計６００の温度依存性を表す式（３）の値を設計すればよい。 The peripheral lengths of the ring resonators 61 and 62 are made to be, for example, twice or 1/2 times the optical path length difference between the arm part 10a and the arm part 10b. As a result, the Mach-Zehnder interferometer 600 can obtain wavelength characteristics as an interleaver. The optical coupling strength between each of the ring resonators 61 and 62 and the bus line is a main parameter that determines the extinction ratio in the stop band. The Mach-Zehnder interferometer 600 is different from the Mach-Zehnder interferometer 500 according to the fifth embodiment in that the Mach-Zehnder interferometer 600 is configured asymmetrically, but the design for reducing the temperature dependence can be considered similarly. That is, the value of equation (3) representing the temperature dependence of the Mach-Zehnder interferometer 600 may be designed so as to cancel out the temperature dependence of the phase shift amount added by the ring resonator.

実施の形態７
次に、実施の形態７にかかるマッハ・ツェンダ干渉計７００について説明する。図７は、実施の形態７にかかるマッハ・ツェンダ干渉計７００の構成図である。マッハ・ツェンダ干渉計６００は、図１に示すマッハ・ツェンダ干渉計１００において、アーム部１０ａのシリコン細線導波路１１ａに位相シフタ７１を挿入している。さらに、アーム部１０ｂのシリコン細線導波路１１ｂに位相シフタ７２を挿入している。位相シフタ７１及び位相シフタ７２は、例えばｐｎ接合を用いて作製することができる。マッハ・ツェンダ干渉計７００のその他の構成は、マッハ・ツェンダ干渉計１００と同様であるので、説明を省略する。 Embodiment 7
Next, a Mach-Zehnder interferometer 700 according to the seventh embodiment will be described. FIG. 7 is a configuration diagram of a Mach-Zehnder interferometer 700 according to the seventh embodiment. The Mach-Zehnder interferometer 600 is the same as the Mach-Zehnder interferometer 100 shown in FIG. 1, except that a phase shifter 71 is inserted into the silicon wire waveguide 11a of the arm portion 10a. Further, a phase shifter 72 is inserted into the silicon thin wire waveguide 11b of the arm portion 10b. The phase shifter 71 and the phase shifter 72 can be manufactured using, for example, a pn junction. Since the other configuration of the Mach-Zehnder interferometer 700 is the same as that of the Mach-Zehnder interferometer 100, the description thereof is omitted.

シリコン導波路を用いたマッハ・ツェンダ干渉計では、通常は干渉計を対称に配置する。しかしながら、故意に非対称性を付与することにより、変調動作特性を変更することが可能である。従って、位相シフタに電圧を印加したときの消光比を、干渉計の非対称性により任意に設計できる。これにより、例えば、低駆動電圧でも適切な変調特性が得ることができるようになる。すなわち、マッハ・ツェンダ干渉計の設計の自由度を向上させることができる。 In a Mach-Zehnder interferometer using a silicon waveguide, the interferometers are usually arranged symmetrically. However, it is possible to change the modulation operation characteristics by intentionally providing asymmetry. Therefore, the extinction ratio when a voltage is applied to the phase shifter can be arbitrarily designed by the asymmetry of the interferometer. Thereby, for example, an appropriate modulation characteristic can be obtained even with a low driving voltage. That is, the degree of freedom in designing the Mach-Zehnder interferometer can be improved.

なお、マッハ・ツェンダ干渉計の出射ポートを入れ替える程度の微小な非対称性しか必要でない場合も考えられる。この場合、シリコン導波路１２ａ及びシリコン導波路１２ｂを除去して、導波路１３ａ及び導波路１３ｂを同じ長さで作製することができる。または、シリコン導波路１２ａ及び導波路１３ａ導波路を同じ長さで作製し、シリコン導波路１２ｂ及び導波路１３ｂ導波路を同じ長さで作製することができる。この場合には、導波路１３ａ及び導波路１３ｂのＵＶ光を照射することにより。微小な作製誤差を調整することが可能である。 It is also conceivable that only a minute asymmetry is required to replace the output port of the Mach-Zehnder interferometer. In this case, the silicon waveguide 12a and the silicon waveguide 12b can be removed, and the waveguide 13a and the waveguide 13b can be produced with the same length. Alternatively, the silicon waveguide 12a and the waveguide 13a can be made with the same length, and the silicon waveguide 12b and the waveguide 13b can be made with the same length. In this case, by irradiating UV light of the waveguide 13a and the waveguide 13b. It is possible to adjust a minute manufacturing error.

その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態では、マッハ・ツェンダ干渉計の両アームにコアサイズを拡大した２つの導波路を設けたが、コアサイズを拡大した導波路の数は３以上でもよい。その場合、式（１）〜（３）の項の数がそれに応じて増加する。これらの式の所望の値に合わせて、例えば、導波路全体のサイズが小さくなるように、それぞれの導波路の長さを設計することが可能である。また、これらの導波路による等価屈折率およびその温度係数、群屈折率が偏波依存性をもつ場合には、中心波長間隔の偏波無依存化等も、本実施の形態により実現される。すなわち、導波路の数によっては、偏波無依存化及び温度無依存化を同時に満たすことも可能である。 Other Embodiments The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, two waveguides with an expanded core size are provided on both arms of the Mach-Zehnder interferometer, but the number of waveguides with an expanded core size may be three or more. In that case, the number of terms in equations (1)-(3) increases accordingly. In accordance with the desired values of these equations, for example, the length of each waveguide can be designed so that the overall size of the waveguide is reduced. In addition, when the equivalent refractive index, temperature coefficient, and group refractive index of these waveguides have polarization dependency, the polarization dependence of the center wavelength interval is also realized by the present embodiment. That is, depending on the number of waveguides, polarization independence and temperature independence can be simultaneously satisfied.

図４における導波路４０ａ〜ｆの本数は６本であるが、これはあくまで例示であり、２本以上の任意の本数とすることが可能である。 Although the number of the waveguides 40a to 40f in FIG. 4 is six, this is merely an example, and any number of two or more can be used.

実施の形態５におけるリング共振器５１は、アーム部１０ｂの導波路１３ｂに結合させてもよい。この場合、リング共振器５１を、導波路１３ｂと同じ材料で作製すればよい。また、実施の形態６におけるリング共振器６１は、アーム部１０ａの導波路１３ａに結合させてもよい。また、リング共振器６２は、アーム部１０ｂの導波路１３ｂに結合させてもよい。この場合、リング共振器６１及びリング共振器６２を、導波路１３ａ及び導波路１３ｂと同じ材料で作製すればよい。また、リング共振器に換えて、ディスク共振器を用いても同様の効果を得ることができる。 The ring resonator 51 in the fifth embodiment may be coupled to the waveguide 13b of the arm portion 10b. In this case, the ring resonator 51 may be made of the same material as that of the waveguide 13b. Further, the ring resonator 61 in the sixth embodiment may be coupled to the waveguide 13a of the arm portion 10a. Further, the ring resonator 62 may be coupled to the waveguide 13b of the arm portion 10b. In this case, the ring resonator 61 and the ring resonator 62 may be made of the same material as the waveguide 13a and the waveguide 13b. The same effect can be obtained by using a disk resonator instead of the ring resonator.

図６に示すマッハ・ツェンダ干渉計６００の構成は例示であり、リング共振器を片方のアーム部にのみ結合させた構成をとることも可能である。 The configuration of the Mach-Zehnder interferometer 600 shown in FIG. 6 is an exemplification, and it is also possible to adopt a configuration in which the ring resonator is coupled to only one arm portion.

図７に示すマッハ・ツェンダ干渉計７００の位相シフタは２つに限られず、いずれか一方のアームに１つだけ設けてもよい。 The number of phase shifters of the Mach-Zehnder interferometer 700 shown in FIG. 7 is not limited to two, and only one phase shifter may be provided on any one of the arms.

また、上述の実施の形態では、シリコン導波路を入射側に、異種材料からなる導波路を出射側に配置したが、この配置は逆であっても構わない。 In the above-described embodiment, the silicon waveguide is arranged on the incident side and the waveguide made of a different material is arranged on the emission side. However, this arrangement may be reversed.

また、上述の実施の形態１、２、５〜７は適宜組み合わせて用いることが可能である。例えば、マッハ・ツェンダ干渉計１００又は２００の一方のアームあるいは両方のアームに、適宜リング共振器及び位相シフタのいずれか一方又は両方を配置することが可能である。 Moreover, Embodiments 1, 2, and 5 to 7 described above can be used in appropriate combination. For example, one or both of a ring resonator and a phase shifter can be appropriately disposed on one arm or both arms of the Mach-Zehnder interferometer 100 or 200.

上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。 A part or all of the above embodiment can be described as in the following supplementary notes, but is not limited thereto.

（付記１）入射光から分波された分波光を通過させる第１のアーム部及び第２のアーム部を備え、前記第１のアーム部及び前記第２のアーム部は、第１の導波路と、前記第１の導波路よりも幅が広い第２の導波路と、一端が前記第２の導波路の一端と光学的に接続され、前記第１の導波路及び前記第２の導波路とは異なる材料からなる第３の導波路と、を備え、前記第１の導波路の一端は、前記第２の導波路の他端又は前記第３の導波路の他端と光学的に接続される、マッハ・ツェンダ干渉計。 (Additional remark 1) It has the 1st arm part and the 2nd arm part which let the demultiplexed light demultiplexed from incident light pass, and the 1st arm part and the 2nd arm part are the 1st waveguide. A second waveguide having a width wider than that of the first waveguide, one end of which is optically connected to one end of the second waveguide, and the first waveguide and the second waveguide. A third waveguide made of a material different from the first waveguide, and one end of the first waveguide is optically connected to the other end of the second waveguide or the other end of the third waveguide. The Mach-Zehnder interferometer.

（付記２）前記第１のアーム部の前記第２の導波路の長さから前記第２のアーム部の前記第２の導波路の長さを減じて得られる値に前記第２の導波路の等価屈折率の温度変化率を乗じて得られる値に、前記第１のアーム部の前記第３の導波路の長さから前記第２のアーム部の前記第３の導波路の長さを減じて得られる値に前記第３の導波路の等価屈折率の温度変化率を乗じて得られる値を加えた値は、０であることを特徴とする、付記１に記載のマッハ・ツェンダ干渉計。 (Appendix 2) The second waveguide is obtained by subtracting the length of the second waveguide of the second arm portion from the length of the second waveguide of the first arm portion. Is obtained by multiplying the value obtained by multiplying the equivalent refractive index by the temperature change rate from the length of the third waveguide of the first arm portion to the length of the third waveguide of the second arm portion. 2. The Mach-Zehnder interference according to appendix 1, wherein a value obtained by multiplying the value obtained by subtracting the temperature change rate of the equivalent refractive index of the third waveguide is 0. Total.

（付記３）前記第２の導波路と前記第３の導波路とは重複して形成され、重複部分の前記第２の導波路の幅は、光の伝搬方向に沿って徐々に細くなることを特徴とする、付記１又は２に記載のマッハ・ツェンダ干渉計。 (Appendix 3) The second waveguide and the third waveguide are formed to overlap each other, and the width of the second waveguide at the overlapping portion is gradually narrowed along the light propagation direction. The Mach-Zehnder interferometer according to Supplementary Note 1 or 2, characterized by:

（付記４）前記第２の導波路は、前記第１の導波路へ向けて徐々に細くなることを特徴とする、付記１乃至３のいずれかに記載のマッハ・ツェンダ干渉計。 (Supplementary note 4) The Mach-Zehnder interferometer according to any one of Supplementary notes 1 to 3, wherein the second waveguide is gradually narrowed toward the first waveguide.

（付記５）前記第２の導波路は、前記第３の導波路へ向けて徐々に細くなることを特徴とする、付記１乃至４のいずれかに記載のマッハ・ツェンダ干渉計。 (Supplementary note 5) The Mach-Zehnder interferometer according to any one of Supplementary notes 1 to 4, wherein the second waveguide is gradually narrowed toward the third waveguide.

（付記６）前記第１のアーム部の前記第１の導波路の光路長は、前記第２のアーム部の前記第１の導波路の光路長と同じであることを特徴とする、付記１乃至５のいずれかに記載のマッハ・ツェンダ干渉計。 (Supplementary note 6) The optical path length of the first waveguide of the first arm portion is the same as the optical path length of the first waveguide of the second arm portion. The Mach-Zehnder interferometer according to any one of 1 to 5.

（付記７）前記第１の導波路及び前記第２の導波路はシリコンからなり、前記第３の導波路は、酸化シリコン又は窒化シリコンからなることを特徴とする、付記１乃至６のいずれかに記載のマッハ・ツェンダ干渉計。 (Supplementary note 7) Any one of Supplementary notes 1 to 6, wherein the first waveguide and the second waveguide are made of silicon, and the third waveguide is made of silicon oxide or silicon nitride. The Mach-Zehnder interferometer described in 1.

（付記８）前記第１のアーム部の前記第１の導波路に光結合され、前記第１の導波路と同じ材料からなる第１のリング共振器を更に備えることを特徴とする、付記１乃至７のいずれかに記載のマッハ・ツェンダ干渉計。 (Supplementary note 8) A supplementary note 1, further comprising a first ring resonator optically coupled to the first waveguide of the first arm portion and made of the same material as the first waveguide. The Mach-Zehnder interferometer according to any one of 1 to 7.

（付記９）前記第１の値と前記第２の値との和が０であることを特徴とする、付記８に記載のマッハ・ツェンダ干渉計。 (Supplementary note 9) The Mach-Zehnder interferometer according to supplementary note 8, wherein the sum of the first value and the second value is zero.

（付記１０）前記第２のアーム部の前記第１の導波路に光結合され、前記第１の導波路と同じ材料からなる第２のリング共振器を更に備えることを特徴とする、付記８又は９に記載のマッハ・ツェンダ干渉計。 (Supplementary note 10) The supplementary note 8, further comprising a second ring resonator optically coupled to the first waveguide of the second arm portion and made of the same material as the first waveguide. Or a Mach-Zehnder interferometer according to 9,

（付記１１）前記第１のアーム部の前記第３の導波路に光結合され、前記第３の導波路と同じ材料からなる第１のリング共振器を更に備えることを特徴とする、付記１乃至７のいずれかに記載のマッハ・ツェンダ干渉計。 (Supplementary note 11) The optical system further includes a first ring resonator optically coupled to the third waveguide of the first arm portion and made of the same material as the third waveguide. The Mach-Zehnder interferometer according to any one of 1 to 7.

（付記１２）前記第１の値と前記第２の値との和が０であることを特徴とする、付記１１に記載のマッハ・ツェンダ干渉計。 (Supplementary note 12) The Mach-Zehnder interferometer according to Supplementary note 11, wherein the sum of the first value and the second value is zero.

（付記１３）前記第２のアーム部の前記第３の導波路に光結合され、前記第３の導波路と同じ材料からなる第２のリング共振器を更に備えることを特徴とする、付記１１又は１２に記載のマッハ・ツェンダ干渉計。 (Supplementary note 13) The supplementary note 11 further includes a second ring resonator optically coupled to the third waveguide of the second arm portion and made of the same material as the third waveguide. Or the Mach-Zehnder interferometer according to 12;

（付記１４）前記第１のアーム部の前記第１の導波路上に挿入され、前記第１の分波光の位相をシフトさせる第１の位相シフタを更に備えることを特徴とする、付記１乃至１３のいずれかに記載のマッハ・ツェンダ干渉計。 (Supplementary note 14) The supplementary notes 1 to 3, further comprising a first phase shifter inserted on the first waveguide of the first arm portion and shifting the phase of the first demultiplexed light. The Mach-Zehnder interferometer according to any one of 13 above.

（付記１５）前記第２のアーム部の前記第１の導波路上に挿入され、前記第２の分波光の位相をシフトさせる第２の位相シフタと、を更に備えることを特徴とする、付記１乃至１４のいずれかに記載のマッハ・ツェンダ干渉計。 (Supplementary note 15) A supplementary note, further comprising: a second phase shifter inserted on the first waveguide of the second arm portion and shifting the phase of the second demultiplexed light. The Mach-Zehnder interferometer according to any one of 1 to 14.

（付記１６）付記１乃至１５のいずれか一項に記載のマッハ・ツェンダ干渉計を複数備え、複数の前記マッハ・ツェンダ干渉計が、入射ポートと出射ポートとの間に並列に接続されていることを特徴とする、光変調器。 (Supplementary Note 16) A plurality of the Mach-Zehnder interferometers according to any one of supplementary notes 1 to 15 are provided, and the plurality of Mach-Zehnder interferometers are connected in parallel between the incident port and the emission port. An optical modulator characterized by that.

（付記１７）入射ポートと出射ポートとの間に並列に接続された複数の導波路を備え、前記複数の導波路のそれぞれは、第１の導波路と、前記第１の導波路よりも幅が広い第２の導波路と、一端が前記第２の導波路の一端と光学的に接続され、前記第１の導波路及び前記第２の導波路とは異なる材料からなる第３の導波路と、を備え、前記第１の導波路の一端は、前記第２の導波路の他端又は前記第３の導波路の他端と光学的に接続され、前記複数の導波路の前記第１の導波路のそれぞれの光路長が等しく、前記複数の導波路の前記第２の導波路のそれぞれの光路長が異なり、前記複数の導波路の前記第３の導波路のそれぞれの光路長が異なる、アレイ導波路回折格子。 (Supplementary Note 17) A plurality of waveguides connected in parallel between the entrance port and the exit port are provided, and each of the plurality of waveguides is wider than the first waveguide and the first waveguide. A second waveguide having a large width, and a third waveguide having one end optically connected to one end of the second waveguide and made of a material different from that of the first waveguide and the second waveguide One end of the first waveguide is optically connected to the other end of the second waveguide or the other end of the third waveguide, and the first of the plurality of waveguides The optical path lengths of the plurality of waveguides are the same, the optical path lengths of the second waveguides of the plurality of waveguides are different, and the optical path lengths of the third waveguides of the plurality of waveguides are different. An arrayed waveguide grating.

（付記１８）第１のアーム部及び第２のアーム部に第１の導波路を形成する工程と、前記第１の導波路よりも幅が広い第２の導波路を形成する工程と、前記第１の導波路及び前記第２の導波路とは異なる材料からなる第３の導波路を、一端を前記第２の導波路の一端と接続して形成する工程と、を備え、前記第１の導波路の一端は、前記第２の導波路の他端又は前記第３の導波路の他端と光学的に接続される、マッハ・ツェンダ干渉計の製造方法。 (Additional remark 18) The process of forming a 1st waveguide in a 1st arm part and a 2nd arm part, The process of forming a 2nd waveguide wider than the said 1st waveguide, Forming a third waveguide made of a material different from that of the first waveguide and the second waveguide by connecting one end to one end of the second waveguide, and A method of manufacturing a Mach-Zehnder interferometer, wherein one end of the waveguide is optically connected to the other end of the second waveguide or the other end of the third waveguide.

１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂアーム部
１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、４１ａ〜４１ｆシリコン細線導波路
１２ａ、１２ｂ、２２ａ、２２ｂ、４２ａ〜４２ｆシリコン導波路
１３ａ、１３ｂ、２３ａ、２３ｂ、４３ａ〜４３ｆ導波路
１５、２５、３１、４５入射ポート
１６、１７、２６、２７３ｄＢ分岐導波路
１８、２８、３２、４８出射ポート
３３バランス型フォトダイオード
４０ａ〜４０ｆ導波路
４６、４７スラブ部
５１、６１、６２リング共振器
７１、７２位相シフタ
１００、２００、３０１、３０２、５００、６００、７００マッハ・ツェンダ干渉計
３００光変調器
４００ＡＷＧ 10a, 10b, 20a, 20b Arm portions 11a, 11b, 21a, 21b, 41a-41f Silicon fine wire waveguides 12a, 12b, 22a, 22b, 42a-42f Silicon waveguides 13a, 13b, 23a, 23b, 43a-43f Waveguides 15, 25, 31, 45 Incident ports 16, 17, 26, 27 3 dB branch waveguides 18, 28, 32, 48 Output port 33 Balanced photodiodes 40a-40f Waveguides 46, 47 Slab parts 51, 61, 62 Ring resonator 71, 72 Phase shifter 100, 200, 301, 302, 500, 600, 700 Mach-Zehnder interferometer 300 Optical modulator 400 AWG

Claims

A first arm portion and a second arm portion that pass the demultiplexed light demultiplexed from the incident light;
The first arm portion and the second arm portion are:
A first waveguide;
A second waveguide made of a material that is wider than the first waveguide and has a positive temperature change rate of the equivalent refractive index;
One end is optically cascaded with one end of the second waveguide, the temperature change rate of the equivalent refractive index is positive, and the first waveguide and the second waveguide are made of different materials. A third waveguide comprising:
One end of the first waveguide is optically cascaded with the other end of the second waveguide or the other end of the third waveguide,
The equivalent refractive index of the second waveguide is obtained by subtracting the length of the second waveguide of the second arm portion from the length of the second waveguide of the first arm portion. Is obtained by subtracting the length of the third waveguide of the second arm portion from the value obtained by multiplying the temperature change rate of the first arm portion and the length of the third waveguide of the first arm portion. The length of the second waveguide of the first arm unit is 0 so that the value obtained by multiplying the value by the temperature change rate of the equivalent refractive index of the third waveguide is 0. And the length of the third waveguide, the length of the second waveguide of the second arm portion and the length of the third waveguide are determined ,
The second waveguide gradually narrows toward the first waveguide;
The optical path length of the first waveguide of the first arm portion is the same as the optical path length of the first waveguide of the second arm portion,
The first waveguide and the second waveguide are made of silicon;
The second waveguide is a waveguide that does not satisfy a single mode condition of light propagating through the second waveguide.
Mach-Zehnder interferometer.

The first to third waveguides are cascaded in the light traveling direction,
The Mach-Zehnder interferometer according to claim 1.

The second waveguide and the third waveguide are formed overlappingly,
The width of the second waveguide of the overlapping portion is gradually narrowed along the light propagation direction,
The Mach-Zehnder interferometer according to claim 1 or 2 .

The second waveguide gradually narrows toward the third waveguide,
The Mach-Zehnder interferometer according to any one of claims 1 to 3 .

Before Symbol third waveguide is characterized by made of silicon oxide or silicon nitride,
The Mach-Zehnder interferometer according to any one of claims 1 to 4 .

A first ring resonator optically coupled to the first waveguide of the first arm portion and made of the same material as the first waveguide;
The Mach-Zehnder interferometer according to any one of claims 1 to 5 .

Provided with a plurality of arm portions connected in parallel between the entrance port and the exit port,
Each of the plurality of arm portions is
A first waveguide;
A second waveguide made of a material that is wider than the first waveguide and has a positive temperature change rate of the equivalent refractive index;
One end is optically cascaded with one end of the second waveguide, the temperature change rate of the equivalent refractive index is positive, and the first waveguide and the second waveguide are made of different materials. A third waveguide comprising:
One end of the first waveguide is optically connected to the other end of the second waveguide or the other end of the third waveguide;
The optical path lengths of the first waveguides of the plurality of arm portions are equal,
The optical path lengths of the second waveguides of the plurality of arm portions are different,
The optical path lengths of the third waveguides of the plurality of arm portions are different,
Subtracting the length of the second waveguide of the second arm portion of the plurality of arm portions from the length of the second waveguide of the first arm portion of the plurality of arm portions. The value obtained by multiplying the obtained value by the temperature change rate of the equivalent refractive index of the second waveguide, and the length of the third waveguide of the first arm portion, the value of the second arm portion is calculated. The value obtained by multiplying the value obtained by reducing the length of the third waveguide by the temperature change rate of the equivalent refractive index of the third waveguide, and the value obtained by adding 0, The length of the second waveguide of the first arm portion and the length of the third waveguide, the length of the second waveguide of the second arm portion, and the length of the third waveguide The length is determined ,
The second waveguide gradually narrows toward the first waveguide;
The optical path length of the first waveguide of the first arm portion is the same as the optical path length of the first waveguide of the second arm portion,
The first waveguide and the second waveguide are made of silicon;
The second waveguide is a waveguide that does not satisfy a single mode condition of light propagating through the second waveguide.
Arrayed waveguide grating.

Forming a first waveguide in the first arm portion and the second arm portion;
Forming a second waveguide made of a material having a width wider than that of the first waveguide and a positive temperature change rate of the equivalent refractive index;
The third waveguide made of a material different from the first waveguide and the second waveguide and having one temperature change rate of the equivalent refractive index is positive, and one end of the second waveguide. And forming a cascade connection,
One end of the first waveguide is optically connected to the other end of the second waveguide or the other end of the third waveguide;
The equivalent refractive index of the second waveguide is obtained by subtracting the length of the second waveguide of the second arm portion from the length of the second waveguide of the first arm portion. Is obtained by subtracting the length of the third waveguide of the second arm portion from the value obtained by multiplying the temperature change rate of the first arm portion and the length of the third waveguide of the first arm portion. The length of the second waveguide of the first arm unit is 0 so that the value obtained by multiplying the value by the temperature change rate of the equivalent refractive index of the third waveguide is 0. And the length of the third waveguide, the length of the second waveguide of the second arm portion and the length of the third waveguide are determined ,
The second waveguide gradually narrows toward the first waveguide;
The optical path length of the first waveguide of the first arm portion is the same as the optical path length of the first waveguide of the second arm portion,
The first waveguide and the second waveguide are made of silicon;
The second waveguide is a waveguide that does not satisfy a single mode condition of light propagating through the second waveguide.
A method of manufacturing a Mach-Zehnder interferometer.