JP7099279B2 - 波長チェッカー - Google Patents

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Description

本発明は、波長チェッカーに関し、より具体的には、ＰＯＮシステムの開通・故障切り分け調査における信号光の確認など行う波長チェッカーに関する。
光通信システムのアクセス系ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムでは、波長１．３μｍと波長１．５～１．６μｍとなど、波長が比較的離れた複数の光を同時に用いることがある。
非特許文献１によると、すでに導入されているＧＥ－ＰＯＮ（Ｇ－ＰＯＮ）システムでは、ユーザから局舎への信号（上り信号）として、１２６０ｎｍ～１３６０ｎｍ（Ｇ－ＰＯＮにおいてはＲｅｇｕｌａｒ帯域のみ記載）の波長が用いられている。また、Ｇ－ＰＯＮシステムでは、局舎からユーザへの信号（下り信号）として、１４８０ｎｍ～１５００ｎｍの波長が用いられ、下りの映像信号としては、１５５０ｎｍ～１５６０ｎｍの波長が用いられている。
今後、導入される予定の１０Ｇ－ＥＰＯＮ（ＸＧ－ＰＯＮ）システムも同様に、波長１．３μｍと波長１．５～１．６μｍの波長が用いられる。最近標準化が完了したＮＧ－ＰＯＮ２システムでは、上り信号が１５２４ｎｍ～１５４４ｎｍ（Ｗｉｄｅ帯域）、下り信号が１５９６ｎｍ～１６０３ｎｍ、下りの映像信号が１５５０ｎｍ～１５６０ｎｍの波長が用いられている。なお、オプションのＰｔＰＷＤＭ（Point To Point Wavelength Division Multiplex）オーバーレイは、説明を省略する。このシステムでは、ＧＥ－ＰＯＮ（Ｇ－ＰＯＮ）、１０Ｇ－ＥＰＯＮ（ＸＧ－ＰＯＮ）と異なり、波長多重が行われる。これらの波長配置を、図２７に示す。
ところで、ＧＥ－ＰＯＮなどのＰＯＮシステムでは、開通試験において、光パワーを確認している。今後、ＧＥ－ＰＯＮから１０Ｇ－ＥＰＯＮへの移行時には、より多くの様々な波長が用いられるようになる。このような状況における試験では、波長が確認できれば信号の種類が判別でき、故障の切り分けが容易となり、作業効率を上げられる可能性がある。
特開平１０－１０４４４６号公報 特開２０１７－３２９５０号公報
胡間 遼 他、「ＰＯＮシステムのさらなる高速化に関する標準化動向」、ＮＴＴ技術ジャーナル、２０１７年８月号、５１－５３頁。 高橋 浩 他、「ＷＤＭ用アレイ導波路回折格子」、ＮＴＴ Ｒ＆Ｄ、 vol. 46、no. 7、６８５－６９２頁、１９９７年。 H. Takahashi et al., "Transmission Characteristics of Arrayed Waveguide N×N Wavelength Multiplexer", Journal of Lightwave Technology, vol. 13, no. 3, pp. 447-455, 1995. H. Ishikawa et al., "Pluggable Photonic Circuit Platform Using a Novel Passive Alignment Method", The Japan Society of Applied Physics, 22nd Microoptics Conference, D-6, pp. 84-85, 2017. K. Shikama et al., "Pluggable photonic circuit platform for single-mode waveguide connections using novel passive alignment method", Japanese Journal of Applied Physics, vol. 57, 08PC03, 2018. 河野健治 著、「光デバイスのための光結合系の基礎と応用」、現代工学社、初版、１９９１年。 H. Takahashi et al., "Wavelength Multiplexer Based on SiO2-Ta2O5 Arrayed-Waveguide Grating", IEEE Journal of Lightwave Technology, vol. 12, no. 6, pp. 989-005, 1994.
ところで、波長を測定する手段としては、光スペクトラムアナライザがある。しかしながら、光スペクトラムアナライザは、回折格子を動かして得られる回折光を検出器で検知するための可動部分があるため、装置が大きく、重量が大きいため、可搬性に難があった。また、一般に１００Ｖの電源が必要であるといった欠点もあった。このように、従来では、ＰＯＮシステムの開通・故障切り分け調査において信号光が来ているかどうかの確認などが、容易に実施できないという問題があった。
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、ＰＯＮシステムの開通、故障切り分けなどにおける信号光の有無の確認などが、容易に実施できるようにすることを目的とする。
本発明に係る波長チェッカーは、光導波路チップと近赤外光を可視光に変換する変換材料から構成された光変換部を備える波長チェッカーにおいて、光ファイバーと接続している側の光導波路チップがアレイ導波路回折格子を含み、かつ主基板の上に搭載されており、主基板上に支持部が固定されており、支持部は外部空間に光を出力する側の光導波路チップの光出射端面と対向する位置にあり、光変換部は光出射端面に面している支持部の側面に備えられる。
上記波長チェッカーにおいて、光導波路チップは２層に積層され、光導波路チップが基板及び基板上のコアとクラッドもしくは基板及び基板上のクラッドから構成され、クラッド側を光導波路チップの表面と定義すると、積層されている上下層の光導波路チップの表面を対向させ、下層側の光導波路チップを親光導波路チップ、上層側の光導波路チップを子光導波路チップと定義すると、親光導波路チップが１個あり、子光導波路チップが複数あり、親光導波路チップのクラッド部分に複数の第１溝が形成され、子光導波路チップのクラッド部分に複数の第２溝が形成され、複数の第１溝の各々は、一部が親光導波路チップから突出した形で複数のスペーサ部材が嵌合し、子光導波路チップの第２溝の各々は、いずれかの複数のスペーサ部材の突出した部分と嵌合し、光ファイバーと接続している側の子光導波路チップは、アレイ導波路回折格子を含み、他の子光導波路チップは直線導波路群もしくはアレイ導波路回折格子の少なくとも一方を含み、親光導波路チップは主基板上に固定されている。
上記波長チェッカーの一構成例において、スペーサ部材は、光ファイバーから構成されている。
上記波長チェッカーの一構成例において、光導波路チップの基板がＳｉ基板であり、コアとクラッドが石英系ガラスで構成されている。
上記波長チェッカーの一構成例において、子光導波路チップの光変換部の側の端面は、親光導波路チップの光変換部の側の端面と同一の位置とされている、または、親光導波路チップの光変換部の側の端面より光変換部の側に配置されている。
上記波長チェッカーの一構成例において、子光導波路チップは、光の入力方向に沿って縦列に並んで配置されている。
上記波長チェッカーの一構成例において、光ファイバーに接続している側の子光導波路チップに含まれるアレイ導波路回折格子において、アレイ導波路回折格子が入力導波路、入力側スラブ導波路、複数のアレイ導波路、出力側スラブ導波路、複数の出力側導波路から構成され、入力側スラブ導波路と複数のアレイ導波路と出力側スラブ導波路は、平面視の形状が、入力側スラブ導波路と出力側スラブ導波路の中心とを結ぶ線分の中点を通りこの線分に垂直な直線を中心に線対称となるように形成され、入力導波路が、主入力導波路と副入力導波路からなり、出力側スラブ導波路に複数の出力導波路が接続する部分の接続間隔をΔｘoutとすると、主入力導波路と副入力導波路が入力側スラブ導波路に接続する部分の接続間隔がΔｘout／２である。
上記波長チェッカーの一構成例において、変換材料はフォスファーである。
以上説明したように、本発明によれば、赤外光を可視光に変換する変換材料から構成された光変換部を、光導波路チップの複数の第１出力導波路の出力側に、複数の第１出力導波路より出射される出射光を受光可能に配置したので、ＰＯＮシステムの開通、故障切り分けなどにおける信号光の有無の確認などが、容易に実施できるという優れた効果が得られる。
図１は、本発明の実施の形態１に係る波長チェッカーの構成を示す平面図である。 図２Ａは、本発明の実施の形態１に係る波長チェッカーの一部構成を示す断面図である。 図２Ｂは、本発明の実施の形態１に係る波長チェッカーの一部構成を示す断面図である。 図２Ｃは、本発明の実施の形態１に係る波長チェッカーの一部構成を示す断面図である。 図３は、アレイ導波路回折格子の構成を示す平面図である。 図４は、光導波路チップ１０１におけるアレイ導波路回折格子の透過スペクトルの計算結果を示す特性図である。 図５Ａは、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーの構成を示す斜視図である。 図５Ｂは、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーの一部構成を示す側面図である。 図５Ｃは、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーの一部構成を示す平面図である。 図６Ａは、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーの一部構成を示す斜視図である。 図６Ｂは、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーの一部構成を示す断面図である。 図７Ａは、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーを構成する子光導波路チップの製造方法を説明するための断面図である。 図７Ｂは、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーを構成する子光導波路チップの製造方法を説明するための断面図である。 図７Ｃは、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーを構成する子光導波路チップの製造方法を説明するための断面図である。 図７Ｄは、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーを構成する子光導波路チップの製造方法を説明するための断面図である。 図７Ｅは、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーを構成する子光導波路チップの製造方法を説明するための断面図である。 図８は、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーの光変換部近傍の構成を示す断面図である。 図９は、式（７）をプロットした特性図である。 図１０は、本発明の実施の形態２に係る他の波長チェッカーの一部構成を示す平面図である。 図１１は、本発明の実施の形態２に係る他の波長チェッカーの一部構成を示す平面図である。 図１２は、子光導波路チップ１２１ａにおけるアレイ導波路回折格子の透過スペクトルの計算結果を示す特性図である。 図１３は、光導波路チップ１０１のアレイ導波路回折格子の透過スペクトルの計算結果を示す特性図である。 図１４は、図１２に示すスペクトルと図１３に示すスペクトルを合成したスペクトルを示す特性図である。 図１５は、本発明の実施の形態３に係る波長チェッカーの一部構成を示す平面図である。 図１６Ａは、本発明の実施の形態３に係る波長チェッカーの一部構成を示す平面図である。 図１６Ｂは、本発明の実施の形態３に係る波長チェッカーの一部構成を示す平面図である。 図１７Ａは、光導波路チップ１０１ａの主入力導波路１０６ａから入力されてアレイ導波路回折格子を透過するスペクトルの計算結果を示す特性図である。 図１７Ｂは、光導波路チップ１０１ａの副入力導波路１０６ｂから入力されてアレイ導波路回折格子を透過するスペクトルの計算結果を示す特性図である。 図１８は、図１７Ａに示すスペクトルと図１７Ｂに示すスペクトルを合成したスペクトルを示す特性図である。 図１９は、本発明の実施の形態４に係る波長チェッカーの一部構成を示す平面図である。 図２０は、光導波路チップ１０１ａ＋子光導波路チップ１２１ａの透過スペクトルの計算結果を示す特性図である。 図２１は、光導波路チップ１０１ａのポート７の透過スペクトルの計算結果を示す特性図である。 図２２は、光導波路チップ１０１ａの出力導波路１０７のポート７に子光導波路チップ１２１ａの第２入力導波路１２８が接続している場合の、光導波路チップ１０１ａと子光導波路チップ１２１ａとを透過するスペクトルの計算結果を示す特性図である。 図２３は、光導波路チップ１０１ａのポート６の透過スペクトルの計算結果を示す特性図である。 図２４は、光導波路チップ１０１ａのアレイ導波路回折格子には、副入力導波路１０６ｂから光を入れ、光導波路チップ１０１ａの出力導波路１０７のなかでポート６に、子光導波路チップ１２１ａの第２入力導波路１２８が接続している構成における光導波路チップ１０１ａと子光導波路チップ１２１ａとを透過するスペクトルの計算結果を示す特性図である。 図２５は、図２０のスペクトル、図２２のスペクトル、図２４のスペクトルを合成したスペクトルを示す特性図である。 図２６は、本発明の実施の形態５に係る波長チェッカーの一部構成を示す平面図である。 図２７は、ＮＧ－ＰＯＮ２、１０Ｇ－ＥＰＯＮ（ＸＧ－ＰＯＮ）、ＧＥ－ＰＯＮ（Ｇ－ＰＯＮ）の波長配置の関係を説明するための説明図である。
以下、本発明の実施の形態に係る波長チェッカーについて説明する。
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１に係る波長チェッカーについて、図１を参照して説明する。
この波長チェッカーは、光導波路チップ１０１を備える。光導波路チップ１０１には、公知のアレイ導波路回折格子が形成されている（特許文献１参照）。このアレイ導波路回折格子は、第１アレイ導波路１０３、第１入力側スラブ導波路１０４、第１出力側スラブ導波路１０５、第１入力導波路１０６、および第１出力導波路１０７を備える。図１では、波長チェッカーの平面を示している。なお、符号１５１は、主基板、符号１０９は支持部、符号１０２は近赤外光を可視光に変換する変換材料から構成された光変換部である。また、符号１６１はファイバーブロック、符号１６２は光ファイバー、符号１６３はコネクターである。
第１アレイ導波路１０３は、一定の光路長差を有する複数の導波路から構成されている。第１アレイ導波路１０３は、隣り合う２つの導波路の光路長差が一定とされている。第１入力側スラブ導波路１０４は、第１アレイ導波路１０３の光入力端に接続されている。第１出力側スラブ導波路１０５は、第１アレイ導波路１０３の光出力端に接続されている。第１入力導波路１０６は、第１入力側スラブ導波路１０４の入力側に接続されている。第１出力導波路１０７は、複数設けられ、第１出力側スラブ導波路１０５の出力側に接続されている。
また、この波長チェッカーは、赤外光を可視光に変換する変換材料から構成された光変換部１０２を備える。光変換部１０２は、光導波路チップ１０１の複数の出力導波路１０７の出力側に、複数の出力導波路１０７より出射される出射光を受光可能に配置されている。光変換部１０２は、複数の出力導波路１０７が配列されている方向に延在して形成されている。光変換部１０２は、例えば、複数の出力導波路１０７の配列の一端側から他端側にかけて延在している。
変換材料は、例えば、近赤外光を可視光に変換するりん光体または蛍光体である。変換材料を、例えば、熱硬化型のシリコーン樹脂に混合し、加熱して硬化させることで光変換部１０２とすることができる。例えば、「Lumitek International」社製のフォスファー（Phosphor）を用いることができる。例えば、変換材料には、感度が７００ｎｍ～１７００ｎｍにあるものもある。
実施の形態１における波長チェッカーによれば、アレイ導波路回折格子により波長毎に分波され、第１出力導波路１０７を導波して出力端１０８より出射した近赤外光が、光変換部１０２に到達すると、可視光が発生する。発生した可視光は、出力端１０８より出射した近赤外光の入射方向に限らず、等方的に広がり、様々な方向から目視可能である。また、可視光は、出射した近赤外光が到達した箇所より発生するため、可視光が発生した箇所より、近赤外光が出射した第１出力導波路１０７が特定可能である。各々の第１出力導波路１０７に、分波されて導波する近赤外光の波長は既知であるので、可視光が発生した（目視された）箇所を確認することで、波長の確認が可能となる。
ここで、図２Ａに示すように、第１入力側スラブ導波路１０４は、例えばＳｉからなるＳｉ基板１１１の上に形成された下部クラッド層１１２と、下部クラッド層１１２の上に形成されたコア部１０４ａと、コア部１０４ａの上に形成された上部クラッド層１１３とから構成されている。なお、図２Ａは、図１のａａ’線における断面を示している。また、図２Ａでは、Ｓｉ基板１１１の下にある主基板１５１は省略している。
また、図２Ｂに示すように、第１アレイ導波路１０３は、Ｓｉ基板１１１の上に形成された下部クラッド層１１２と、下部クラッド層１１２の上に形成された複数のコア部１０３ａと、複数のコア部１０３ａの上に形成された上部クラッド層１１３とから構成されている。なお、図２Ｂは、図１のｂｂ’線における断面を示している。例えば、Ｓｉ基板１１１は、シリコン基板であり、各クラッド層は、石英系ガラスから構成され、コア部１０３ａ、コア部１０４ａは、石英系ガラスから構成されている。なお、図２Ｂでは、Ｓｉ基板１１１の下にある主基板１５１は省略している。
また、図２Ｃに示すように、光変換部１０２は、支持部１０９において光導波路チップ１０１の出力端面１０８に向かい合った側面に形成されている。なお、支持部１０９は主基板１５１に固定されている。図２Ｃは、図１のｃｃ'線における断面を示している。
ここで、アレイ導波路回折格子についてより詳細に説明する。以下では、第１アレイ導波路１０３が、８本の導波路から構成され、８本の第１出力導波路１０７を備える場合を例に説明する（図１では１１本の導波路から構成されるように記載しているが、実際はもっと多い）。このアレイ導波路回折格子は、第１入力導波路１０６に入力された多重された８波長の光が、８出力に分岐される。
まず、第１入力導波路１０６に入力された多重光は、第１入力側スラブ導波路１０４で回折して広がり、これらの各々が、第１アレイ導波路１０３の各導波路に結合して導波する。第１アレイ導波路１０３は、図１の紙面上側（外側）では光路長が長く、図１の紙面下側（内側）にいくに従い、等距離で光路長が短くなっている。第１アレイ導波路１０３の終端では、第１アレイ導波路１０３の外側から内側の導波路に沿って位相差がつく。したがって、第１出力側スラブ導波路１０５に入射した際には、スラブ導波路の形状により生じた扇型の等位相面の傾きが波長によって変わり、波長ごとに、対応する第１出力導波路１０７に集光（光学的に結合）するようになる。これらの結果、アレイ導波路回折格子によれば、波長が多重した光を、波長毎に分岐（分波）することができる。
なお、一般に用いられているアレイ導波路回折格子は、図３に示すように、アレイ導波路５０１が、平面視で円弧のように１カ所で屈曲している。なお、図３において、符号５０２は、入力側スラブ導波路、符号５０３は、出力側スラブ導波路、符号５０４は、入力導波路、符号５０５は、出力導波路をそれぞれ示している。これに対し、実施の形態におけるアレイ導波路回折格子では、第１アレイ導波路１０３が、平面視で複数の箇所で屈曲し、平面視でカモメの翼のような形状としている。この点については、後述する。
以下、実施の形態におけるアレイ導波路回折格子の、第１アレイ導波路１０３を構成する各導波路の光路長について詳細に説明する。第１アレイ導波路１０３における隣り合う導波路の光路長差をΔＬとすると、アレイ導波路回折格子の中心波長λ0は、以下の式（１）で表される。中心波長λ0は、通常アレイ導波路回折格子の出力ポートの中央のポートの透過中心波長である。なお、式（１）において、ｎcはアレイ導波路の実効屈折率、ｍは回折次数を表す。
この例では、図１の紙面上側より、最も上段の第１出力導波路１０７の出力端をポート１、２段目の第１出力導波路１０７の出力端をポート２、３段目の第１出力導波路１０７の出力端をポート３、４段目の第１出力導波路１０７の出力端をポート４、５段目の第１出力導波路１０７の出力端をポート５、６段目の第１出力導波路１０７の出力端をポート６、７段目の第１出力導波路１０７の出力端をポート７、８段目の第１出力導波路１０７の出力端をポート８とする。
Figure 0007099279000001
また、アレイ導波路回折格子のフリースペクトラルレンジ（ＦＳＲ）は、以下の式（２）で表される。
Figure 0007099279000002
なお、式（１）、式（２）に関しては、非特許文献２、非特許文献３を参照されたい。
例えば、アレイ導波路回折格子のフリースペクトラルレンジ（ＦＳＲ）を波長１２５０ｎｍ～１６５０ｎｍの４００ｎｍ以上にとり、中心波長λ0を１４５０ｎｍ、波長間隔を５０ｎｍ、第１出力導波路１０７を８本に設計すると、前述したアクセス系ＰＯＮシステムの全波長領域がカバーできることになる。この場合、ＦＳＲの中心波長は１４５０ｎｍであるから、式（２）から、回折次数ｍを１～３のいずれかに設定すればよいことになる。
ここで、（１）式より、光路長差ΔＬは、μｍオーダの微小な長さになり、第１アレイ導波路１０３が、１カ所のみで屈曲する円弧構造では実現できなくなる。このため、実施の形態では、第１アレイ導波路１０３を、平面視で中央部とこの両脇の部分（両脇部）との複数の箇所で屈曲する構造としている。このように、屈曲箇所を複数設けることで、第１アレイ導波路１０３の異なる屈曲箇所で、図１の紙面上側（外側）から図１の紙面した側（内側）へかけての光路長の変化を逆転させることができる。
例えば、第１アレイ導波路１０３を、中央部では、平面視で外側に凸となるように屈曲させ、中央部を挾む両脇部では、平面視で内側に凸となるように屈曲させる。この構成とすることで、第１アレイ導波路１０３の中央部では、外側（図１の紙面上側）へ行くほど光路長が長くなるが、両脇部は、外側へ行くほど光路長が短くなる。第１アレイ導波路１０３の中央部における隣り合う導波路間の光路長差と、両脇部における隣り合う光路長差とを異なる値とし、中央部と両脇部とで光路長の変化をある程度相殺させることで、第１アレイ導波路１０３の全体における微小な長さの光路長差が設定できるようになる。上述した光路長差の詳しい設計は、特許文献１に記載されている。
アレイ導波路回折格子（光導波路チップ１０１）の透過スペクトルの関数は、ガウス関数で表される。計算の結果例について、図４に示す。出力ポート１の透過中心波長は、１２７５ｎｍである。出力ポート２の透過中心波長は、１３２５ｎｍである。出力ポート３の透過中心波長は、１３７５ｎｍである。出力ポート４の透過中心波長は、１４２５ｎｍである。出力ポート５の透過中心波長は、１４７５ｎｍである。出力ポート６の透過中心波長は、１５２５ｎｍである。出力ポート７の透過中心波長は、１５７５ｎｍである。出力ポート８の透過中心波長は、１６２５ｎｍである。
透過スペクトルの関数について説明する。アレイ導波路回折格子の透過関数は、損失を無視すれば、式（３）で表すことができる（非特許文献３参照）。
Figure 0007099279000003
式（３）において、δｆは透過中心周波数からの偏差、Δｘは第１出力側スラブ導波路１０５に接続している第１出力導波路１０７の中心位置の間隔、Δｆは隣り合うチャンネル間の中心周波数の間隔、ω0はスポットサイズである。
ここで、δλを透過中心波長からの偏差、Δλを隣り合うチャンネル間の中心波長の間隔とすると以下の（４）式が成り立ち、式（４）を式（３）に代入すると、式（５）が得られる。周波数領域で表されている式（３）が、式（５）により波長領域で表される。
Figure 0007099279000004
図４は、アレイ導波路回折格子の各チャンネルの透過スペクトルを、式（５）を用いて計算した結果を示している。なお、ガウス関数の急峻さを表すパラメータΔｘ／ω0は、アレイ導波路回折格子の設計時に調整することができ、このパラメータΔｘ／ω0は、実施の形態では４．５としている。
ところで、１２５０ｎｍ～１６５０ｎｍと波長領域が広いので、導波路を構成する石英ガラス中のＯＨ基の吸収により、１３８０ｎｍ近傍の損失などがこの設計のアレイ導波路回折格子にはある。しかしながら、この波長帯は伝送に用いていないので、このアレイ導波路回折格子の動作特性に影響はない。図４に示す計算結果は、導波路を構成する石英ガラス中のＯＨ基の吸収に関する計算を考慮していない。
また、上述したアレイ導波路回折格子は、チャンネル間隔が５０ｎｍあるが、石英系導波路を用いた干渉型のフィルタの分波波長の温度依存性は、０．０１ｎｍ／℃である。屋内・屋外での使用環境温度変化が－５℃から３５℃の４０℃としても、上述した温度依存性より波長変動は約０．４ｎｍに相当し、隣り合うチャンネル間隔の１／１００以下であり、分波特性に影響はない。したがって、上述したアレイ導波路回折格子を実際に使用する際には、ペルチェ素子などを用いて温調をかける必要はない。
また、石英系導波路では、透過スペクトルのＴＥ／ＴＭ偏波依存性が０．１～０．２ｎｍ程度あるが、本アレイ導波路回折格子は、隣り合うチャンネル間隔＝分解能が５０ｎｍと大きいので、偏波依存性は無視できる。
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーについて、図５Ａ，図５Ｂ，図５Ｃを参照して説明する。
この波長チェッカーは、光導波路チップ１０１を備える。光導波路チップ１０１は、前述した実施の形態１と同様である。また、この波長チェッカーは、光導波路チップ１０１に並んで配置され、出射光を導波する光導波路を備える光導波路チップ１２１を備える。光導波路チップ１２１には、複数の直線光導波路が形成されている。例えば、光導波路チップ１０１の８本の出力導波路に対応し、光導波路チップ１２１には、８本の直線光導波路が形成されている。また、光導波路チップ１０１の８本の出力導波路の出力端の間隔と同じ１ｍｍ間隔で、８本の直線光導波路が配列されている。
実施の形態２において、光変換部１０２の出射光が照射される面は、出射光が外部に出力される光導波路チップ１２１の出力端に向かい合って配置されている。光変換部１０２は、前述した実施の形態１と同様である。また、光導波路チップ１２１は、導波方向に光導波路チップ１０１に直列に並んで配置されている。
また、実施の形態２では、光導波路チップ１０１、光導波路チップ１２１は、光導波路チップ１４１の上に搭載されている。つまり、２層に積層されている。下の光導波路チップを親光導波路チップ、上の光導波路チップを子光導波路チップと定義する。従って、以下では、子光導波路チップ１０１、子光導波路チップ１２１、親光導波路チップ１４１と呼んでいく。親光導波路チップ１４１は、平面光波回路が形成されていても、光回路が何もなくても(Ｓi基板の上はクラッドガラスのみである)よい。子光導波路チップ１０１、光導波路チップ１２１は、各々の光導波路（平面光波回路）が形成されている面(クラッドガラスのある方の面)を、親光導波路チップ１４１(のクラッドガラスのある面)に向け、図示しないスペーサを介して親光導波路チップ１４１の上に搭載されている。ここで、光を通そうとする光導波路チップは子光導波路チップである。クラッドガラスのある面を表面とすると、子導波路チップは上から目視するとＳｉ基板のある裏面が見えていることになる。つまり、子光導波路チップにおいて、コアとクラッドで構成される光回路の部分が下側に来るようになっている。また、親光導波路チップ１４１は、主基板１５１の上に搭載されている。例えば、親光導波路チップ１４１は、主基板１５１の上に接着剤で接着されて固定されている。また、子光導波路チップ１０１、子光導波路チップ１２１は、光の入力方向に沿って縦列に並んで配置されている。
また、光変換部１０２は、主基板１５１の上に固定された支持部１０９に支持されている。例えば、子光導波路チップ１２１の出力端の面に向かい合う支持部１０９の側面に、赤外光を可視光に変換する変換材料を塗布することで、光変換部１０２が形成できる。
なお、子光導波路チップ１０１の入力導波路端には、ファイバーブロック１６１が接続されている。ファイバーブロック１６１には、確認対象の光信号を入力するためのコネクター１６３が設けられた光ファイバー１６２が接続している。なお、ファイバーブロック１６１と子光導波路チップ１０１の入力導波路との調芯には、別途、コネクター付光ファイバー（不図示）が用いられる。また、子光導波路チップ１０１は、図示しないスペーサを介して親光導波路チップ１４１に接着剤で接着されて固定されている。一方、子光導波路チップ１２１は、半固定の状態で、親光導波路チップ１４１から着脱可能とされ、入れ替え可能とされている。
ここで、親光導波路チップ１４１の上における子光導波路チップ１０１、子光導波路チップ１２１の位置決めについて、図６Ａ，図６Ｂを参照して説明する。まず、親光導波路チップ１４１には、複数の第１溝１３１が形成され、子光導波路チップ１０１および子光導波路チップ１２１の各々は、第２溝１３２が形成されている。また、複数の第１溝１３１の各々は、一部が親光導波路チップ１４１から突出した形で複数のスペーサ部材１７１が嵌合している。また、子光導波路チップ１０１の第２溝１３２および子光導波路チップ１２１の第２溝１３２の各々も、いずれかの複数のスペーサ部材１７１の突出した部分と嵌合している。なお、第２溝１３２の位置は、子光導波路チップ１０１および子光導波路チップ１２１の導波路部分（コア）部分を避けて配置されている。溝の数は通常、３個以上あればよい。
第１溝１３１は、親光導波路チップ１４１のクラッド層１４３に形成される。第１溝１３１は、クラッド層１４３を貫通し、基板１４２に到達して形成される。同様に、第２溝１３２は、子光導波路チップ１２１のコア１２３を備えるクラッド層１２４に形成される。第２溝１３２は、クラッド層１２４を貫通し、基板１２２に到達して形成される。
第１溝１３１および第２溝１３２は、公知フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術（反応性イオンエッチングなど）により形成できる。フォトリソグラフィ技術で形成したマスクパターンをマスクとし、基板１４２をエッチング停止層としてクラッド層１４３をエッチングすることで、第１溝１３１を形成する。同様に、フォトリソグラフィ技術で形成したマスクパターンをマスクとし、基板１２２をエッチング停止層としてクラッド層１２４をエッチングすることで、第２溝１３２を形成する。
このように形成される、第１溝１３１および第２溝１３２の設計に対する面方向の位置の精度（ずれ量）は、マスクパターンの位置精度、およびエッチング時の位置のずれ量で決定される。よく知られているように、マスクパターンの位置精度は、サブミクロン以下であり、反応性イオンエッチングにおける位置ずれもサブミクロン以下である。したがって、第１溝１３１および第２溝１３２が形成される面方向の位置は、設計に対して１μｍ以下となる。
また、第１溝１３１の深さは、クラッド層１４３の厚さで決定され、第２溝１３２の深さは、クラッド層１２４の厚さで決定される。クラッド層１４３の厚さの精度、クラッド層１２４の厚さの精度は、例えば、よく知られたガラス堆積技術により、サブミクロンオーダで定まる。また、クラッド層１２４に埋め込まれるコア１２３の厚さ方向の位置も同様である。
ここで、スペーサ部材１７１は、例えば、光ファイバーを所定の長さに切断することで形成可能であり、各々のスペーサ部材１７１の直径の精度は、サブミクロンオーダで決定することができる。したがって、子光導波路チップ１２１の厚さ方向の位置精度も、１μｍ以内で定まる。
以上のことより、親光導波路チップ１４１の上に搭載されている子光導波路チップ１０１と、子光導波路チップ１２１とは、対応する光導波路のコア中心同士の位置を、正確に一致させることができる。なお、一般に、上述したような親光チップの上に搭載する複数の子チップ間の位置合わせは、各チップに反りが生じていない条件で行っている。なお、より詳しい説明は、特許文献２、非特許文献４、非特許文献５を参照されたい。この光学実装形態は、ＰＰＣＰ（Pluggable Photonic Circuit Platform）と呼ばれている。ＰＰＣＰにより実装される子光導波路チップ１２１は、着脱可能であるという特徴がある。このため、様々な機能の子光導波路チップ１２１を入れ替えて用いることができ、柔軟に様々な機能を持たせることができる。いわば、ＰＰＣＰは、電子ブロックの光回路（光チップ）版のような特徴を持つとも言える。
次に、子光導波路チップ１２１の製造について、図７Ａ～図７Ｅを参照して説明する。
まず、図７Ａに示すように、Ｓｉからなる基板１２２を用意する。次に、図７Ｂに示すように、基板１２２の上に、下部クラッド層１２４ａを形成し、下部クラッド層１２４ａの上に、コア形成層３０１を形成する。
例えば、火炎堆積（ＦＨＤ）法により、下部クラッド層１２４ａ，コア形成層３０１が形成できる。まず、酸水素炎中に、原料ガス（主成分：四塩化シリコン)を通し、加熱加水分解したガラス微粒子を基板１２２の上に堆積させ、下部クラッド層１２４ａとなる第１の微粒子層を形成する。引き続き、原料ガスの組成を変更する（ＧｅＯ2ドーパント濃度を変える）ことで組成の異なるガラス微粒子を第１の微粒子層の上に堆積させ、コア形成層３０１となる第２の微粒子層を形成する。この後、例えば、電気炉などを用いて、第１の微粒子層および第２の微粒子層を加熱することで、各々を透明なガラス組成の膜とすることで、下部クラッド層１２４ａ，コア形成層３０１とする。なお、これらの層は、化学的気相成長法により形成することもできる。
次に、半導体装置の製造に用いられる公知のリソグラフィー技術およびエッチング技術によりコア形成層３０１をパターニングすることで、図７Ｃに示すように、コア１２３を形成する。例えば、フォトリソグラフィ技術により、コア１２３とする部分の上にレジストパターンをコア形成層３０１の上に形成する。次に、形成したレジストパターンをマスクとし、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりコア形成層３０１をエッチングし、コア１２３となる部分を残して他のコア形成層を除去する。この後、レジストパターンを除去すれば、コア１２３が形成できる。
次に、図７Ｄに示すように、コア１２３の上に上部クラッド層１２４ｂを形成する。前述した下部クラッド層１２４ａと同様に、ＦＨＤ法により、上部クラッド層１２４ｂが形成できる。
次に、公知のリソグラフィー技術およびエッチング技術により上部クラッド層１２４ｂおよび下部クラッド層１２４ａをパターニングすることで、図７Ｅに示すように、上部クラッド層１２４ｂおよび下部クラッド層１２４ａを貫通して基板１２２に到達する第２溝１３２を形成する。例えば、フォトリソグラフィ技術により、第２溝１３２を形成する箇所に開口を有するレジストパターンを、上部クラッド層１２４ｂの上に形成する。次に、形成したレジストパターンをマスクとし、ＲＩＥにより上部クラッド層１２４ｂおよび下部クラッド層１２４ａをエッチングし、第２溝１３２となる部分を除去する。この後、レジストパターンを除去すれば、第２溝１３２が形成できる。
図８に、子光導波路チップ１２１の出射部を拡大した断面を示す。例えば、光導波路中をモードフィールド径（ＭＦＤ：Mode Field Diameter）６μｍ（＝スポットサイズ３μｍ）で光が導波しているとする。このモードフィールド径は、例えばコアの断面の寸法４．５μｍ×４．５μｍ（矩形）、コアとクラッドとの間の比屈折率差１．５％の光導波路で実現されるモードフィールド径がおおよそ対応する。なお、スポットサイズはＭＦＤの半分である。
ＭＦＤ６μｍの光が端面から出射されるとビームは回折により広がる。以下、光導波路中の電界分布をガウス分布であると近似してビームの広がりを計算する。出射端のスポットサイズをω0とすると、出射端面から距離ｚだけ伝搬した先でのビーム径は式（６）で表される。これは非特許文献６に詳しく述べられている。式（６）において、λは波長である。式（６）の√の中の２乗項が１より十分大きくなる条件（この場合ｚ＞１００μｍ程度）で、式（６）は式（７）で近似できる。
Figure 0007099279000005
式（７）をプロットしたものが図９である。ｚ＝１ｍｍぐらいからが考察する領域であり、正確な値が得られることがわかる。図９から、距離３．５ｍｍ程度伝搬するとスポットサイズが５００ｍμｍになり、ＭＦＤは１ｍｍと光導波路ピッチと同じになる（スポットサイズは、ＭＦＤの半分である）。この距離より光変換部１０２（支持部１０９）を、子光導波路チップ１２１の出射端から離すと、隣接チャンネルからの出射光（の可視光変換光）と区別がつけられづらくなることがわかる。
ここで、子光導波路チップ１２１の上部クラッド層１２４ｂが薄い（３０μｍ以下）ことと、親光導波路チップ１４１のクラッド層１４３が薄い（～５０μｍ）ことから、子光導波路チップ１２１の出射側の端面が、親光導波路チップ１４１の光変換部１０２側の端面より光変換部１０２から離れていると、子光導波路チップ１２１の出射光が、親光導波路チップ１４１の、クラッド層１４３や基板１４２の部分に入り屈折するこし、光変換部１０２に照射されるビームの形状が変形して認識しづらくなる。空気の屈折率が１に対し、クラッドを億制する石英系ガラスの屈折率は１．４～１．５であり、基板を構成するＳｉの屈折率は３．５と差がさらに大きいので屈折角もさらに大きくなる。
このため，子光導波路チップ１２１の出射側（光変換部１０２の側）の端面は、親光導波路チップ１４１の光変換部１０２側の端面と光変換部１０２の側に同一の位置とされている、または、親光導波路チップ１４１の光変換部１０２の側の端面より光変換部１０２の側に配置されていることが重要となる。
なお、図５Ａ，図５Ｂ，図５Ｃを用いて説明した実施の形態２に係る波長チェッカーにおいても、子光導波路チップ１２１の透過スペクトルは、実施の形態１と同様であり、図４に示されるスペクトルが得られる。
ところで、図１０に示すように、アレイ導波路回折格子を備える子光導波路チップ１２１ａを子光導波路チップ１２１と入れ替えて用いることも可能である。子光導波路チップ１２１ａは、分波波長間隔が狭いアレイ導波路回折格子を備える。図１０において、符号１２５は、第２アレイ導波路、符号１２６は、第２入力側スラブ導波路、符号１２７は、第２出力側スラブ導波路、符号１２８は、第２入力導波路、符号１２９は、第２出力導波路をそれぞれ示している。これは、第２アレイ導波路１２５が、平面視で円弧の形をしている通常のアレイ導波路回折格子である。分波波長が１５５０ｎｍから１６００ｎｍ、分波波長間隔が５ｎｍ間隔、１０ポートのアレイ導波路回折格子である。なお、図１０では、一部の第２出力導波路１２９を省略して示している。
図１１に、子光導波路チップ１０１と子光導波路チップ１２１ａとの接続状態を示す。図１１に示すように、子光導波路チップ１０１の第１出力導波路１０７のポート７に、子光導波路チップ１２１ａの第２入力導波路１２８を光学的に接続する場合を検討する。この場合における、子光導波路チップ１２１の（分波波長間隔が狭い）アレイ導波路回折格子の透過波長スペクトルを図１２に示す。このスペクトルは、式（５）を用いて計算した結果である。一方、子光導波路チップ１０１のアレイ導波路回折格子の透過スペクトルは、図１３に示すようなブロードなスペクトルになる。子光導波路チップ１０１と子光導波路チップ１２１ａとを接続した構成における透過スペクトルは図１２に示すスペクトルと図１３に示すスペクトルの合成となるので、図１４に示すようなスペクトルになる。
子光導波路チップ１０１に、直線光導波路から構成した子光導波路チップ１２１を組み合わせた場合の透過スペクトルは図４に示すものとなり、波長分解能が５０ｎｍである。これに対し、子光導波路チップ１０１に、アレイ導波路回折格子から構成した子光導波路チップ１２１ａを組み合わせた場合の透過スペクトルでは、波長分解能は５ｎｍになり、より高精細に波長を確認できることがわかる。
また、子光導波路チップ１０１に子光導波路チップ１２１を組み合わせた構成では、図４に示すように属艇レンジが１２５０ｎｍ～１６５０ｎｍの４００ｎｍと広帯域となる。これに対し、子光導波路チップ１０１に子光導波路チップ１２１ａを組み合わせた構成では、図１４に示すように狭帯域となる。
これらのように、ＰＰＣＰ実装により子光導波路チップ１２１と子光導波路チップ１２１ａとを交換可能にすることで、波長チェッカーの波長分解能・測定レンジを柔軟に変更することができるようになる。
なお、上述した説明では、波長１５５０ｎｍから１６００ｎｍの波長領域に関して、狭い波長間隔のアレイ導波路回折格子を用いてより高精細に波長を確認しているが、子光導波路チップ１０１のアレイ導波路回折格子の別の出力ポートに、ここより出力される波長範囲対応した５ｎｍ間隔１０ポートのアレイ導波路回折格子を用意して接続すれば、他の波長範囲でも５ｎｍの波長分解能で波長を確認できることがわかる。
ここで、分波波長間隔が狭いアレイ導波路回折格子について説明を追加する。フリースペクトラルレンジ（ＦＳＲ）が、チャンネル間隔×チャンネル数に等しいものをサイクリックアレイ導波路回折格子（周回性アレイ導波路回折格子）と呼ぶ。狭い波長間隔のアレイ導波路回折格子に、上記の周回性アレイ導波路回折格子を用いれば、子光導波路チップ１０１に接続する光チップを、同じ周回性アレイ導波路回折格子で共用することができる。ただし、１５００ｎｍ帯と１３００ｎｍ帯といったようなあまりに波長が離れているチャンネルでは、屈折率分散の影響で、屈折率差が大きくなってくるので、アレイ導波路回折格子の共用はできない。
上述では、波長チェッカーのデバイス構造について説明したが、ここで、波長検査方法の観点から若干補足する。アクセス系ＰＯＮシステムの波長検査方法としても、波長をアレイ導波路回折格子で波長ごとに分波して、近赤外光を可視光に変換する材料（波長変換材料）に照射して、光ったポートから波長を目視で確認する検査方法も提案することができる。アレイ導波路回折格子の広義の解釈は、回折格子（グレーティング）であるので、波長を回折格子（グレーティング）で波長ごとに分光して波長変換材料に照射して、光った位置から波長を目視で確認する検査方法も提案することができる。これ等の検査方法は、電源等を用いずに簡易に波長検査ができるという特徴を有している。
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３に係る波長チェッカーついて、図１５を参照して説明する。実施の形態３では、図５Ａ，図５Ｂ，図５Ｃを用いて説明した波長チェッカーにおいて、子光導波路チップ１０１の代わりに、図１５に示す子光導波路チップ１０１ａを用いる。子光導波路チップ１０１ａは、主第１入力導波路１０６ａ，副第１入力導波路１０６ｂが、第１入力側スラブ導波路１０４の入力側に接続されている。他の構成は、子光導波路チップ１０１と同様である。
ここで、複数の第１出力導波路１０７の第１出力側スラブ導波路１０５との接続部分における導波路間隔をΔｘoutとすると、主第１入力導波路１０６ａの第１入力側スラブ導波路１０４との接続部分と、副第１入力導波路１０６ｂの第１入力側スラブ導波路１０４との接続部分との間の導波路間隔は，Δｘout／２とされている。また、子光導波路チップ１０１ａにおいて、第１入力側スラブ導波路１０４と第１アレイ導波路１０３と第１出力側スラブ導波路１０５とは、平面視の形状が、第１入力側スラブ導波路１０４の中心と第１出力側スラブ導波路１０５の中心とを結ぶ線分の中点を通り線分に垂直な直線を中心に線対称とされている。第１入力側スラブ導波路１０４は、入力導波路に接している側とアレイ導波路に接している側とは同じ曲率の円弧になっている。従って、入力側スラブ導波路の中心はスラブ導波路の外形を構成している直線と円弧が交わる４つの点を対角に結んだ直線の交点となる。第１出力側スラブ導波路１０５においても同様である。
以下、より詳細に説明する。
主第１入力導波路１０６ａを第１入力側スラブ導波路１０４の中心に接続する。また第１出力側スラブ導波路１０５の中心に対し、各々の第１出力導波路１０７を導波路間隔Δｘoutで接続し、第１出力導波路１０７の各々に対して透過中心波長がλ１、λ２、λ３、・・・λ８と等波長間隔で分岐されているものとする。また、副第１入力導波路１０６ｂは、主第１入力導波路１０６ａに対して導波路間隔Δｘ＝Δｘoutで第１入力側スラブ導波路１０４に接続する（図１６Ａ，図１６Ｂ参照）。
前述したように、第１入力側スラブ導波路１０４、第１アレイ導波路１０３、第１出力側スラブ導波路１０５の平面視の形状が線対称とされていれば（非特許文献２参照）、以下のことが成立する。
主第１入力導波路１０６ａに対して副第１入力導波路１０６ｂをずらして接続すると、副第１入力導波路１０６ｂに入力される波長多重光は、第１出力導波路１０７の各々に対し、透過中心波長が、λ２、λ３、λ４、・・・λ９と、等間隔に分岐される。これは、副第１入力導波路１０６ｂが１個分ずれたので、第１アレイ導波路１０３に達するときの波面が傾き、この結果、第１出力導波路１０７に到達した際の波面が傾き、同じ波長は、１個分だけずれた第１出力導波路１０７に集光されることになるからである。
主第１入力導波路１０６ａと副第１入力導波路１０６ｂとの導波路間隔Δｘ=Δｘout／２とすると、隣り合うチャンネル間の中心波長間隔をΔλとして、透過中心波長がλ１＋Δλ／２、λ２＋Δλ／２、λ３＋Δλ／２、・・・λ８＋Δλ／２となる。なお、Δλ＝λ２－λ１＝λ３－λ２＝・・・＝λ９－λ８である。
子光導波路チップ１０１ａにおけるアレイ導波路回折格子の設計を子光導波路チップ１０１と同様にすると、主第１入力導波路１０６ａから入力されてアレイ導波路回折格子を透過するスペクトル（計算値）は，図１７Ａに示すように、子光導波路チップ１０１の透過スペクトルと同じスペクトルになる。つまり、第１出力導波路１０７の各々の透過中心波長は、１２７５ｎｍ、１３２５ｎｍ、１３７５ｎｍ、１４２５ｎｍ、１４７５ｎｍ、１５２５ｎｍ、１５７５ｎｍ、１６２５ｎｍとなる。
一方、副第１入力導波路１０６ｂから入力されてアレイ導波路回折格子を透過するスペクトル（計算値）は、図１７Ｂに示すように、波長間隔の半分だけずれて、１３００ｎｍ、１３５０ｎｍ、１４００ｎｍ、１４５０ｎｍ、１５００ｎｍ、１５５０ｎｍ、１６００ｎｍ、１６５０ｎｍとなる。つまり、主第１入力導波路１０６ａからの透過スペクトルと、副第１入力導波路１０６ｂからのスペクトルとは互い違いになる。
アレイ導波路回折格子への入力導波路が１本ある場合に比べて、主第１入力導波路１０６ａ，副第１入力導波路１０６ｂがある効果は、以下の通りである。入力導波路が１本の場合、隣り合う第１出力導波路１０７の透過スペクトル間の波長の光が入力された場合に、透過率が低くなっているために、近赤外光から可視光に変換された光も弱くなっており、光変換部１０２における発光が認識できない場合がある。
例えば、図１７Ａの波長１３００ｎｍにおけるポート１、ポート２における透過光強度は、最も透過する波長（波長１２７５ｎｍや１３２５ｎｍ）に比較して２０ｄＢも劣化してしまう。
これに対し、主第１入力導波路１０６ａ，副第１入力導波路１０６ｂを用いる場合、副第１入力導波路１０６ｂにも信号光を入力することにより、波長１３００ｎｍにおけるポート１の透過光強度は、最も透過する波長となる。この結果、主第１入力導波路１０６ａ，副第１入力導波路１０６ｂを用いることにより、図１７Ａと図１７Ｂを重ね合わせた図１８に示すように、最も透過しない波長でも最大透過波長に比較して５ｄＢ劣化で済むことがわかる（波長１２５０ｎｍ周辺を除く）。
したがって、入力導波路を１本として信号光を入れても、信号光に対する透過光強度が弱いため波長がわからない場合も、主第１入力導波路１０６ａ，副第１入力導波路１０６ｂを用いて両者に信号光を入れることで、光変換部１０２におけるより強い発光が得られ、より確実な波長の認識が可能となる。
［実施の形態４］
次に、本発明の実施の形態４に係る波長チェッカーついて、図１９を参照して説明する。実施の形態４では、図５Ａ，図５Ｂ，図５Ｃを用いて説明した波長チェッカーにおいて、子光導波路チップ１０１の代わりに、図１５に示す子光導波路チップ１０１ａを用い、直線光導波路からなる子光導波路チップ１２１の代わりに、分波波長間隔が狭いアレイ導波路回折格子を備える子光導波路チップ１２１ａを用いる。子光導波路チップ１２１ａのアレイ導波路回折格子は、分波波長が１５５０ｎｍから１６００ｎｍ、分波波長間隔が５ｎｍ間隔、１０ポートのアレイ導波路回折格子である。
まず、図１９に示すように、子光導波路チップ１０１ａのアレイ導波路回折格子には、主第１入力導波路１０６ａから光を入れることを考え、子光導波路チップ１０１ａの第１出力導波路１０７のなかでポート７に、子光導波路チップ１２１ａの第２入力導波路１２８が接続している構成を考える。子光導波路チップ１２１ａのアレイ導波路回折格子の透過波長スペクトルは図１２に示すものとなり、前述の説明と同様に、子光導波路チップ１０１ａ＋子光導波路チップ１２１ａの透過スペクトルは図２０のようなスペクトルになる。
次に、子光導波路チップ１０１ａのアレイ導波路回折格子には、副第１入力導波路１０６ｂから光を入れることを考え、子光導波路チップ１０１ａの第１出力導波路１０７のなかでポート７に、子光導波路チップ１２１ａの第２入力導波路１２８が接続している構成を考える。子光導波路チップ１０１ａのポート７の透過スペクトルは図２１のようになる。図２１に示すスペクトルは、主第１入力導波路１０６ａから光を入れた場合の透過スペクトル（図１３）より、半波長間隔（２５ｎｍ）ほど長波にシフトしていることがわかる。一方、子光導波路チップ１２１ａの透過スペクトルは、図１２で表されるので、子光導波路チップ１０１ａと子光導波路チップ１２１ａとを透過するスペクトルは図２２のように表される。
次に、子光導波路チップ１０１ａのアレイ導波路回折格子には、副第１入力導波路１０６ｂから光を入れることを考え、子光導波路チップ１０１ａの第１出力導波路１０７のなかでポート６に、子光導波路チップ１２１ａの第２入力導波路１２８が接続している構成を考える。子光導波路チップ１０１ａのポート６の透過スペクトルは図２３のように表される。図２３に示すスペクトルは、図１３に示すスペクトルより波長間隔分短波にシフトしている。一方、子光導波路チップ１２１ａの透過スペクトルは、図１２で表されるので、子光導波路チップ１０１ａと子光導波路チップ１２１ａとを透過するスペクトルは図２４のように表される。
以上に説明したことより、子光導波路チップ１０１ａの主第１入力導波路１０６ａと副第１入力導波路１０６ｂとを用いた透過スペクトルは、図２０のスペクトル、図２２のスペクトル、図２４のスペクトルを合成した図２５に示すスペクトルとなる。
子光導波路チップ１０１＋子光導波路チップ１２１ａの透過スペクトルは、図１４に示すものとなり、波長１５７０ｎｍ～１５８０ｎｍでは、高い透過率を示すが、１５５０、１６００ｎｍ近傍は透過率が低くなり、信号光が認識できない可能性がある。これに対し、子光導波路チップ１０１ａ＋子光導波路チップ１２１ａ場合、合成透過スペクトルは図２５のようになり、１５５０ｎｍ、１６００ｎｍ近傍でも透過率は高まり、信号光を認識できる波長範囲を広げることができるようになる。
なお、上述では、２つの主第１入力導波路１０６ａ，副第１入力導波路１０６ｂを備える子光導波路チップ１０１ａを用いることで、透過率が高い波長領域を広げたが、子光導波路チップ１２１ａのアレイ導波路回折格子においても、入力導波路を２つにすることで、透過率が高い波長領域をさらに広げることが可能である。
［実施の形態５］
次に、本発明の実施の形態５に係る波長チェッカーついて、図２６を参照して説明する。図１１を用いて説明した波長チェッカーの子光導波路チップ１２１ａの代わりに、図２６に示すように、直線光導波路からなる光導波路部１２０ａと、分波波長間隔が狭いアレイ導波路回折格子１２０ｂとを備える子光導波路チップ１２１ｂを用いる。
子光導波路チップ１０１および子光導波路チップ１２１ｂを搭載する親光チップに、子光導波路チップ１２１ｂとの嵌合のための溝を余分に設け、子光導波路チップ１２１ｂを、光導波方向に垂直な方向に移動可能とする。このようにすることで、子光導波路チップ１２１ｂを親光チップの上でスライドさせ、子光導波路チップ１２１ｂを移動することで、子光導波路チップ１０１と光導波路部１２０ａとの接続、および子光導波路チップ１０１とアレイ導波路回折格子１２０ｂとの接続とを切替可能とする。
前述したＰＰＣＰによる実装形態では、子光導波路チップ１２１と子光導波路チップ１２１ａとを個別に用意する必要があったが、実施の形態５によれば、１個の子光導波路チップ１２１ｂを用意すればよくなり、部品点数を削減する効果がある。一般に、子光導波路チップ１２１ａのアレイ導波路回折格子は、波長帯域が異なると別個のアレイ導波路回折格子を用意する必要があるが、実施の形態５によれば、例えば、検査分解能を高くする波長領域に必要なアレイ導波路回折格子を、子光導波路チップ１２１ｂにチップスペースが許す範囲で入れ込めればよい。
以上に説明したように、本発明によれば、赤外光を可視光に変換する変換材料から構成された光変換部を、光導波路チップの複数の第１出力導波路の出力側におくことで、複数の第１出力導波路より出射される出射光を受光可能に配置したので、ＰＯＮシステムの開通、故障切り分けなどにおける信号光の有無の確認などが、容易に実施できるようになる。
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
１０１…光導波路チップ、１０２…光変換部、１０３…第１アレイ導波路、１０３ａ…コア部、１０４…第１入力側スラブ導波路、１０４ａ…コア部、１０５…第１出力側スラブ導波路、１０６…第１入力導波路、１０６ａ…主入力導波路、１０６ｂ…副入力導波路、１０７…第１出力導波路、１０８…出力端、１１１…基板、１１２…下部クラッド層、１１３…上部クラッド層、１２０ａ…光導波路部、１２０ｂ…アレイ導波路回折格子、１２１…光導波路チップ、１２１ａ…子光導波路チップ、１２１ｂ…子光導波路チップ、１２２…基板、１２３…コア、１２４…クラッド層、１２４ａ…下部クラッド層、１２４ｂ…上部クラッド層、１２５…第２アレイ導波路、１２６…第２入力側スラブ導波路、１２７…第２出力側スラブ導波路、１２８…第２入力導波路、１２９…第２出力導波路、１３１…第１溝、１３２…第２溝、１４１…光導波路チップ、１４２…基板、１４３…クラッド層、１５１…主基板、１６１…ファイバーブロック、１６２…光ファイバー、１６３…コネクター、１７１…スペーサ部材、５０１…アレイ導波路、５０２…入力側スラブ導波路、５０３…出力側スラブ導波路、５０４…入力導波路、５０５…出力導波路。

Claims (7)

  1. 光導波路チップと近赤外光を可視光に変換する変換材料から構成された光変換部を備える波長チェッカーにおいて、
    光ファイバーと接続している側の前記光導波路チップがアレイ導波路回折格子を含み、かつ主基板の上に搭載されており、
    前記主基板上に支持部が固定されており、
    前記支持部は外部空間に光を出力する側の前記光導波路チップの光出射端面と対向する位置にあり、前記光変換部は前記光出射端面に面している前記支持部の側面に備えられ、
    前記光導波路チップは２層に積層され、
    前記光導波路チップが基板及び基板上のコアとクラッドもしくは基板及び基板上のクラッドから構成され、
    前記クラッド側を前記光導波路チップの表面と定義すると、
    積層されている上下層の前記光導波路チップの表面を対向させ、
    下層側の前記光導波路チップを親光導波路チップ、上層側の前記光導波路チップを子光導波路チップと定義すると、前記親光導波路チップが１個あり、前記子光導波路チップが複数あり、
    前記子光導波路チップとして、光ファイバーと接続している側の前記子光導波路チップと、光ファイバーと接続している側の前記子光導波路チップの出射光を導波する光導波路を備えて外部空間に光を出力する側の前記光出射端面を有し、前記光変換部の出射光が照射される面に前記光出射端面が向かい合って配置される他の前記子光導波路チップとを備え、
    前記親光導波路チップのクラッド部分に複数の第１溝が形成され、前記子光導波路チップのクラッド部分に複数の第２溝が形成され、
    前記複数の第１溝の各々は、一部が前記親光導波路チップから突出した形で複数のスペーサ部材が嵌合し、
    前記子光導波路チップの第２溝の各々は、いずれかの前記複数のスペーサ部材の突出した部分と嵌合し、
    光ファイバーと接続している側の前記子光導波路チップは、アレイ導波路回折格子を含み、他の前記子光導波路チップは直線導波路群もしくはアレイ導波路回折格子の少なくとも一方を含み、
    前記親光導波路チップは前記主基板上に固定されている
    ことを特徴とする波長チェッカー。
  2. 請求項１記載の波長チェッカーにおいて、
    前記スペーサ部材は、光ファイバーから構成されていることを特徴とする波長チェッカー。
  3. 請求項１または２記載の波長チェッカーにおいて、
    前記光導波路チップの前記基板がＳｉ基板であり、前記コアと前記クラッドが石英系ガラスで構成されている
    ことを特徴とする波長チェッカー。
  4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の波長チェッカーにおいて、
    前記子光導波路チップの前記光変換部の側の端面は、前記親光導波路チップの前記光変換部の側の端面と同一の位置とされている、または、前記親光導波路チップの前記光変換部の側の端面より前記光変換部の側に配置されていることを特徴とする波長チェッカー。
  5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の波長チェッカーにおいて、
    前記子光導波路チップは、光の入力方向に沿って縦列に並んで配置されていることを特徴とする波長チェッカー。
  6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の波長チェッカーにおいて、
    前記光ファイバーに接続している側の前記子光導波路チップに含まれる前記アレイ導波路回折格子において、
    前記アレイ導波路回折格子が入力導波路、入力側スラブ導波路、複数のアレイ導波路、出力側スラブ導波路、複数の出力側導波路から構成され、
    前記入力側スラブ導波路と前記複数のアレイ導波路と前記出力側スラブ導波路は、平面視の形状が、前記入力側スラブ導波路と前記出力側スラブ導波路の中心とを結ぶ線分の中点を通りこの線分に垂直な直線を中心に線対称となるように形成され、
    前記入力導波路が、主入力導波路と副入力導波路からなり、
    前記出力側スラブ導波路に複数の出力導波路が接続する部分の接続間隔をΔｘoutとすると、前記主入力導波路と前記副入力導波路が前記入力側スラブ導波路に接続する部分の接続間隔がΔｘout／２である
    ことを特徴とする波長チェッカー。
  7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の波長チェッカーにおいて、
    前記変換材料はフォスファーであることを特徴とする波長チェッカー。
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