JPH0784225A - 光回路部品 - Google Patents
光回路部品Info
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- JPH0784225A JPH0784225A JP22707593A JP22707593A JPH0784225A JP H0784225 A JPH0784225 A JP H0784225A JP 22707593 A JP22707593 A JP 22707593A JP 22707593 A JP22707593 A JP 22707593A JP H0784225 A JPH0784225 A JP H0784225A
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- diffraction grating
- thin film
- optical
- film heater
- optical waveguide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 回折格子のブラッグ波長可変または他の光素
子の光路長可変とすることが容易な光回路部品を提供す
る。 【構成】 シリコン基板４ａ上に光導波路が形成され、
この光導波路上に回折格子２ａが設けられている。さら
に、回折格子２ａ上に金属薄膜ヒータ１ａが設けられて
いる。
子の光路長可変とすることが容易な光回路部品を提供す
る。 【構成】 シリコン基板４ａ上に光導波路が形成され、
この光導波路上に回折格子２ａが設けられている。さら
に、回折格子２ａ上に金属薄膜ヒータ１ａが設けられて
いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光回路部品に関し、より
詳細には、光通信用分野で利用される波長選択性を有す
る光回路部品に関するものである。
詳細には、光通信用分野で利用される波長選択性を有す
る光回路部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】シリコン基板上に形成可能な石英系ガラ
ス光導波路は、損失が低い、安定性が高い、加工性が良
い、石英系ファイバとの整合性が良いなどの特長を有
し、実用的な導波型光回路部品として研究開発が進めら
れている。上記の特長を活かした光回路部品として、回
折格子から構成される波長選択性を有する光回路部品の
開発が進展している。
ス光導波路は、損失が低い、安定性が高い、加工性が良
い、石英系ファイバとの整合性が良いなどの特長を有
し、実用的な導波型光回路部品として研究開発が進めら
れている。上記の特長を活かした光回路部品として、回
折格子から構成される波長選択性を有する光回路部品の
開発が進展している。
【０００３】石英系ガラス光導波路に回折格子を形成す
る主な手法としては、電子ビーム露光法、２光束干渉露
光法、位相マスクシフト露光法などが用いられる。これ
らの形成法を用いて作製した回折格子のピッチの作製誤
差は、数％以下である。回折格子のピッチΛと回折格子
のブラッグ波長λB の関係は、ブラッグ条件λB ＝２ｎ
eff Λで表される。ここで、ｎeff は光導波路の実効屈
折率である。従って、作製誤差による僅かなピッチズレ
のため、ブラッグ波長は設計値からずれる。このブラッ
グ波長のズレは回折格子を作製した後では、補正するこ
とは困難であった。また、回折格子のブラッグ波長を設
定した後も、変更することも困難であった。
る主な手法としては、電子ビーム露光法、２光束干渉露
光法、位相マスクシフト露光法などが用いられる。これ
らの形成法を用いて作製した回折格子のピッチの作製誤
差は、数％以下である。回折格子のピッチΛと回折格子
のブラッグ波長λB の関係は、ブラッグ条件λB ＝２ｎ
eff Λで表される。ここで、ｎeff は光導波路の実効屈
折率である。従って、作製誤差による僅かなピッチズレ
のため、ブラッグ波長は設計値からずれる。このブラッ
グ波長のズレは回折格子を作製した後では、補正するこ
とは困難であった。また、回折格子のブラッグ波長を設
定した後も、変更することも困難であった。
【０００４】さらに、回折格子の位置も作製誤差のため
設計位置に合わせることが困難であった。２個以上の回
折格子間または回折格子とのその他の光素子間の光路長
に依存する干渉や結合といった相互作用を応用した光回
路部品を作製する場合、回折格子の位置ズレは大きな問
題であった。
設計位置に合わせることが困難であった。２個以上の回
折格子間または回折格子とのその他の光素子間の光路長
に依存する干渉や結合といった相互作用を応用した光回
路部品を作製する場合、回折格子の位置ズレは大きな問
題であった。
【０００５】さらに、回折格子のブラッグ波長またはそ
の他の光素子の光路長を設定した後、任意にブラッグ波
長または光回路部品の特性を変化させることは不可能で
あった。
の他の光素子の光路長を設定した後、任意にブラッグ波
長または光回路部品の特性を変化させることは不可能で
あった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、上述した従来の問題点を解消し、石英系ガラス光導
波路に作製された回折格子のブラッグ波長または他の光
素子の光路長を設定した後変更することが容易な波長選
択性を有する光回路部品を提供することにある。
は、上述した従来の問題点を解消し、石英系ガラス光導
波路に作製された回折格子のブラッグ波長または他の光
素子の光路長を設定した後変更することが容易な波長選
択性を有する光回路部品を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の光回路部品は、シリコン基板上に、
石英系ガラスを主成分とする光導波路が形成された光回
路部品において、前記光導波路上に設けられた回折格子
と該回折格子上に設けられた金属薄膜ヒータとを具備す
ることを特徴とする。
るために、本発明の光回路部品は、シリコン基板上に、
石英系ガラスを主成分とする光導波路が形成された光回
路部品において、前記光導波路上に設けられた回折格子
と該回折格子上に設けられた金属薄膜ヒータとを具備す
ることを特徴とする。
【０００８】さらに、本発明の光回路部品は、シリコン
基板上に、石英系ガラスを主成分とする光導波路が形成
された光回路部品において、前記光導波路上に設けられ
た回折格子を有し、該回折格子上のオーバークラッドと
して有機材料層が形成されていることを特徴とする。
基板上に、石英系ガラスを主成分とする光導波路が形成
された光回路部品において、前記光導波路上に設けられ
た回折格子を有し、該回折格子上のオーバークラッドと
して有機材料層が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明によれば、金属薄膜ヒータは、回折格子
部分に熱を加えることにより回折格子のピッチおよび実
効屈折率の変化を誘起している。ブラッグ波長は回折格
子のピッチと実効屈折率の積に比例するため、金属薄膜
ヒータへの駆動電力を調節することにより回折格子部分
を適切な温度に保持することによりブラッグ波長を容易
にしかも任意に変更することが可能となる。
部分に熱を加えることにより回折格子のピッチおよび実
効屈折率の変化を誘起している。ブラッグ波長は回折格
子のピッチと実効屈折率の積に比例するため、金属薄膜
ヒータへの駆動電力を調節することにより回折格子部分
を適切な温度に保持することによりブラッグ波長を容易
にしかも任意に変更することが可能となる。
【００１０】また、金属薄膜ヒータは、回折格子間の実
効屈折率の変化、すなわち、光路長の変化を誘起してい
る。光路長が変化することにより回折格子のブラッグ波
長の光の挙動を調節することが可能となる。
効屈折率の変化、すなわち、光路長の変化を誘起してい
る。光路長が変化することにより回折格子のブラッグ波
長の光の挙動を調節することが可能となる。
【００１１】さらにまた、金属薄膜ヒータは、回折格子
とその他の光素子間の光路長の変化を誘起している。回
折格子と光素子間の結合または干渉といった相互作用
は、光路長に依存して変化する。従って、金属薄膜ヒー
タへの駆動電力を調整して光路長を変更することにより
作製誤差により生じた位置ズレが相互作用に与える影響
を補正でき、かつ駆動電力を変化させることにより相互
作用の特性を変化することが可能となる。
とその他の光素子間の光路長の変化を誘起している。回
折格子と光素子間の結合または干渉といった相互作用
は、光路長に依存して変化する。従って、金属薄膜ヒー
タへの駆動電力を調整して光路長を変更することにより
作製誤差により生じた位置ズレが相互作用に与える影響
を補正でき、かつ駆動電力を変化させることにより相互
作用の特性を変化することが可能となる。
【００１２】有機材料は、熱による回折格子部分の実効
屈折率の変化を大きくしている。石英系ガラスの熱によ
る屈折率変化は１０-6（℃-1）オーダであるのに対して
有機材料の屈折率変化は１０-4（℃-1）オーダである。
そのため、回折格子のオーバークラッドとして石英系ガ
ラスを用いる場合と比較すると有機材料を用いた場合、
一定の熱量でブラッグ波長を数十倍大きく変更すること
が可能となる。
屈折率の変化を大きくしている。石英系ガラスの熱によ
る屈折率変化は１０-6（℃-1）オーダであるのに対して
有機材料の屈折率変化は１０-4（℃-1）オーダである。
そのため、回折格子のオーバークラッドとして石英系ガ
ラスを用いる場合と比較すると有機材料を用いた場合、
一定の熱量でブラッグ波長を数十倍大きく変更すること
が可能となる。
【００１３】シリコン基板は、熱伝導性が良いため金属
薄膜ヒータにより生じる回折格子部分以外への温度変化
の影響を抑制している。また、シリコン基板は、金属薄
膜ヒータの温度変化を追従性良く回折格子へ伝えるヒー
トシンクの働きをしている。さらに、シリコン基板は、
基板温度を変化させることが可能であることから、加熱
用ヒータの役割を果たすことが可能である。
薄膜ヒータにより生じる回折格子部分以外への温度変化
の影響を抑制している。また、シリコン基板は、金属薄
膜ヒータの温度変化を追従性良く回折格子へ伝えるヒー
トシンクの働きをしている。さらに、シリコン基板は、
基板温度を変化させることが可能であることから、加熱
用ヒータの役割を果たすことが可能である。
【００１４】以上の作用により本発明により、本発明の
目的であるブラッグ波長可変または他の光素子との光路
長可変である回折格子を有する波長選択性を有する光回
路部品を提供することが可能となる。
目的であるブラッグ波長可変または他の光素子との光路
長可変である回折格子を有する波長選択性を有する光回
路部品を提供することが可能となる。
【００１５】
【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１６】実施例１ 図１は本発明による光回路部品の第１の実施例の模式的
斜視図である。
斜視図である。
【００１７】図１において、１ａは回折格子２ａ上の金
属薄膜ヒータ、３ａは光導波路のコア、４ａはシリコン
基板、５ａは光導波路のオーバークラッド、６ａは光導
波路のアンダークラッドである。図２は本実施例におけ
る金属薄膜ヒータ１ａの駆動電力とブラッグ波長との関
係を示す特性図である。金属薄膜ヒータ１ａは窒化タン
タルＴａ2 Ｎからなり、回折格子２ａ上のオーバークラ
ッドの上面の蒸着した。金属薄膜ヒータ１ａは長さ５ｍ
ｍ、幅５０μｍとした。回折格子２ａは電子ビーム露光
法を用いてコア３ａの上部に作製し、回折格子２ａのピ
ッチは０．５３μｍで、深さは０．６μｍとした。光導
波路は石英系ガラスを主成分としてシリコン基板上に火
炎堆積（ＦＨＤ）法を用いて作製した。コア３ａはＧｅ
Ｏ2 を添加した石英ガラスで、構造は矩形（６×６μ
ｍ）、コア３ａとオーバークラッド５ａおよびアンダー
クラッド６ａとの屈折率差は０．７５％とした。この時
の回折格子２ａのブラッグ波長の設計値は１．５３２μ
ｍとした。
属薄膜ヒータ、３ａは光導波路のコア、４ａはシリコン
基板、５ａは光導波路のオーバークラッド、６ａは光導
波路のアンダークラッドである。図２は本実施例におけ
る金属薄膜ヒータ１ａの駆動電力とブラッグ波長との関
係を示す特性図である。金属薄膜ヒータ１ａは窒化タン
タルＴａ2 Ｎからなり、回折格子２ａ上のオーバークラ
ッドの上面の蒸着した。金属薄膜ヒータ１ａは長さ５ｍ
ｍ、幅５０μｍとした。回折格子２ａは電子ビーム露光
法を用いてコア３ａの上部に作製し、回折格子２ａのピ
ッチは０．５３μｍで、深さは０．６μｍとした。光導
波路は石英系ガラスを主成分としてシリコン基板上に火
炎堆積（ＦＨＤ）法を用いて作製した。コア３ａはＧｅ
Ｏ2 を添加した石英ガラスで、構造は矩形（６×６μ
ｍ）、コア３ａとオーバークラッド５ａおよびアンダー
クラッド６ａとの屈折率差は０．７５％とした。この時
の回折格子２ａのブラッグ波長の設計値は１．５３２μ
ｍとした。
【００１８】金属薄膜ヒータ１ａを回折格子２ａ上のオ
ーバークラッドの上面に形成したことにより、回折格子
２ａの部分を室温から１００℃程度まで変化させること
が可能になった。
ーバークラッドの上面に形成したことにより、回折格子
２ａの部分を室温から１００℃程度まで変化させること
が可能になった。
【００１９】実際、金属薄膜ヒータ１ａを駆動した時の
ブラッグ波長の変化は、図２に示すように金属薄膜ヒー
タ１ａの駆動電力を増加するに従いブラッグ波長は長く
なった。この時のブラッグ波長の変化量は０．５ｎｍ／
Ｗであることが確認できた。
ブラッグ波長の変化は、図２に示すように金属薄膜ヒー
タ１ａの駆動電力を増加するに従いブラッグ波長は長く
なった。この時のブラッグ波長の変化量は０．５ｎｍ／
Ｗであることが確認できた。
【００２０】この結果から明らかなように、ブラッグ波
長は金属薄膜ヒータ１ａの駆動電力を調整することによ
り容易に変更できることが明らかになった。
長は金属薄膜ヒータ１ａの駆動電力を調整することによ
り容易に変更できることが明らかになった。
【００２１】実施例２ 図３は本発明の第２の実施例の模式的斜視図である。
【００２２】図３において、２ｂは回折格子、３ｂは光
導波路のコア、４ｂはシリコン基板、５ｂは光導波路の
オーバークラッド、６ｂは光導波路のアンダークラッ
ド、７ｂは回折格子部分のオーバークラッドである。
導波路のコア、４ｂはシリコン基板、５ｂは光導波路の
オーバークラッド、６ｂは光導波路のアンダークラッ
ド、７ｂは回折格子部分のオーバークラッドである。
【００２３】図４は本実施例におけるシリコン基板温度
とブラッグ波長との関係を示す特性図である。回折格子
部分のオーバークラッド７ｂはシリコン樹脂からなり、
石英系ガラスを主成分とした光導波路のオーバークラッ
ド５ｂをコア３ｂの上面まで反応性イオンエッチング
（ＲＩＥ）法を用いて除去し、コア３ｂの上面に回折格
子２ｂを作製した後、回折格子２ｂ部分にシリコン樹脂
をスピンコーティング法を用いて塗布し、硬化させるこ
とにより形成した。回折格子２ｂは電子ビーム露光法を
用いてコア３ｂの上部に作製し、回折格子２ｂのピッチ
は０．５３μｍ、深さは１μｍとした。光導波路は石英
系ガラスを主成分としてシリコン基板上に作製した。コ
ア３ｂはＧｅＯ2 を添加した石英ガラスで、構造は矩形
（６×６μｍ）、コア３ｂと光導波路のオーバークラッ
ド５ｂおよびアンダークラッド６ｂとの屈折率差は０．
７５％とした。
とブラッグ波長との関係を示す特性図である。回折格子
部分のオーバークラッド７ｂはシリコン樹脂からなり、
石英系ガラスを主成分とした光導波路のオーバークラッ
ド５ｂをコア３ｂの上面まで反応性イオンエッチング
（ＲＩＥ）法を用いて除去し、コア３ｂの上面に回折格
子２ｂを作製した後、回折格子２ｂ部分にシリコン樹脂
をスピンコーティング法を用いて塗布し、硬化させるこ
とにより形成した。回折格子２ｂは電子ビーム露光法を
用いてコア３ｂの上部に作製し、回折格子２ｂのピッチ
は０．５３μｍ、深さは１μｍとした。光導波路は石英
系ガラスを主成分としてシリコン基板上に作製した。コ
ア３ｂはＧｅＯ2 を添加した石英ガラスで、構造は矩形
（６×６μｍ）、コア３ｂと光導波路のオーバークラッ
ド５ｂおよびアンダークラッド６ｂとの屈折率差は０．
７５％とした。
【００２４】光導波路のオーバークラッド５ｂが、シリ
コン樹脂であることからシリコン基板の温度を調節する
ことにより、石英系ガラスを主成分としたオーバークラ
ッドの場合と比較して回折格子２ｂ部分の温度を大きく
変化させることが可能となった。さらに、シリコン樹脂
は石英系ガラスに対して濡れ性が良いため、ピッチ０．
５３μｍ、深さ１μｍの回折格子２ｂの凹みを容易にし
かも完全に埋め込むことが可能となった。
コン樹脂であることからシリコン基板の温度を調節する
ことにより、石英系ガラスを主成分としたオーバークラ
ッドの場合と比較して回折格子２ｂ部分の温度を大きく
変化させることが可能となった。さらに、シリコン樹脂
は石英系ガラスに対して濡れ性が良いため、ピッチ０．
５３μｍ、深さ１μｍの回折格子２ｂの凹みを容易にし
かも完全に埋め込むことが可能となった。
【００２５】実際、シリコン基板の温度とブラッグ波長
との関係は、図４に示すようにシリコン基板の温度を高
くした時、ブラッグ波長は徐々に短くなった。ブラッグ
波長の変化量は０．１ｎｍ／℃であることが確認でき
た。この変化量は石英系ガラスをオーバークラッドとし
た場合と比較して１００倍大きくなった。
との関係は、図４に示すようにシリコン基板の温度を高
くした時、ブラッグ波長は徐々に短くなった。ブラッグ
波長の変化量は０．１ｎｍ／℃であることが確認でき
た。この変化量は石英系ガラスをオーバークラッドとし
た場合と比較して１００倍大きくなった。
【００２６】この結果から明らかなように、ブラッグ波
長は光導波路のオーバークラッド５ｂを有機材料層とす
ることにより可変となると共にシリコン基板の小さな温
度変化で効果的にブラッグ波長を変更可能であることが
明らかになった。
長は光導波路のオーバークラッド５ｂを有機材料層とす
ることにより可変となると共にシリコン基板の小さな温
度変化で効果的にブラッグ波長を変更可能であることが
明らかになった。
【００２７】実施例３ 図５は本発明の第３の実施例の模式的斜視図である。
【００２８】図５において、１ｃは回折格子２ｃ上の金
属薄膜ヒータ、３ｃは光導波路のコア、４ｃはシリコン
基板、５ｃは光導波路のオーバークラッド、６ｃは光導
波路のアンダークラッドである。光導波路のオーバーク
ラッド５ｃはシリコン樹脂からなり、スピンコーティン
グ法を用いて塗布した後、硬化させることにより形成し
た。金属薄膜ヒータ１ｃはＣｒからなり、シリコン樹脂
の上面に蒸着した。金属薄膜ヒータ１ｃは長さ５ｍｍ、
幅５０μｍとした。回折格子２ｃは電子ビーム露光法を
用いてコア３ｃの上部に作製し、回折格子１ｃのピッチ
は０．５３μｍで、深さは１μｍとした。光導波路は石
英系ガラスを主成分としてシリコン基板上に作製した。
コア３ｃはＧｅＯ2 を添加した石英ガラスで、構造は矩
形（６×６μｍ）、コア３ｃとアンダークラッド６ｃと
の屈折率差は０．７５％とした。この時の回折格子２ｃ
のブラッグ波長の設計値は１．５３２μｍとした。
属薄膜ヒータ、３ｃは光導波路のコア、４ｃはシリコン
基板、５ｃは光導波路のオーバークラッド、６ｃは光導
波路のアンダークラッドである。光導波路のオーバーク
ラッド５ｃはシリコン樹脂からなり、スピンコーティン
グ法を用いて塗布した後、硬化させることにより形成し
た。金属薄膜ヒータ１ｃはＣｒからなり、シリコン樹脂
の上面に蒸着した。金属薄膜ヒータ１ｃは長さ５ｍｍ、
幅５０μｍとした。回折格子２ｃは電子ビーム露光法を
用いてコア３ｃの上部に作製し、回折格子１ｃのピッチ
は０．５３μｍで、深さは１μｍとした。光導波路は石
英系ガラスを主成分としてシリコン基板上に作製した。
コア３ｃはＧｅＯ2 を添加した石英ガラスで、構造は矩
形（６×６μｍ）、コア３ｃとアンダークラッド６ｃと
の屈折率差は０．７５％とした。この時の回折格子２ｃ
のブラッグ波長の設計値は１．５３２μｍとした。
【００２９】光導波路のオーバークラッド５ｃがシリコ
ン樹脂であり、さらに、金属薄膜ヒータ１ｃを有するこ
とにより、回折格子２ｃ部分を室温から１００℃程度ま
で少ない駆動電力で変化させることが可能になった。さ
らに、オーバークラッド５ｃとしてシリコン樹脂を用い
ることにより、ＦＨＤ法や化学気相蒸着（ＣＶＤ）法な
どを用いたオーバークラッド５ｃの形成法に比べて簡単
に短時間で光導波路を形成することが可能となった。
ン樹脂であり、さらに、金属薄膜ヒータ１ｃを有するこ
とにより、回折格子２ｃ部分を室温から１００℃程度ま
で少ない駆動電力で変化させることが可能になった。さ
らに、オーバークラッド５ｃとしてシリコン樹脂を用い
ることにより、ＦＨＤ法や化学気相蒸着（ＣＶＤ）法な
どを用いたオーバークラッド５ｃの形成法に比べて簡単
に短時間で光導波路を形成することが可能となった。
【００３０】実際、金属薄膜ヒータ１ｃを駆動した時、
金属薄膜ヒータ１ｃの駆動電力を増加するに従いブラッ
グ波長は長くなった。この時のブラッグ波長の変化量は
４０ｎｍ／Ｗであることが確認できた。
金属薄膜ヒータ１ｃの駆動電力を増加するに従いブラッ
グ波長は長くなった。この時のブラッグ波長の変化量は
４０ｎｍ／Ｗであることが確認できた。
【００３１】この結果から明らかなように、ブラッグ波
長は金属薄膜ヒータ１ｃの駆動電力を調整することによ
り可変となると共に金属薄膜ヒータ１ｃへの少ない印加
電力で効果的にブラッグ波長を変更可能であることが明
らかになった。
長は金属薄膜ヒータ１ｃの駆動電力を調整することによ
り可変となると共に金属薄膜ヒータ１ｃへの少ない印加
電力で効果的にブラッグ波長を変更可能であることが明
らかになった。
【００３２】実施例４ 図６は本発明の第４の実施例の模式的断面図である。
【００３３】図６において、１ｄ，１ｄ′は回折格子２
ｄ，２ｄ′上の金属薄膜ヒータ、３ｄは光導波路のコ
ア、４ｄはシリコン基板、５ｄは光導波路のオーバーク
ラッド、６ｄは光導波路のアンダークラッド、７ｄ，７
ｄ′は回折格子部分のオーバークラッド、８ｄは回折格
子間の金属薄膜ヒータである。図７は本実施例における
光回路部品の動作特性を示す図であって、（ω−ωB ）
ｎeff Ｌ／ｃと光強度反射率との関係を示している。こ
こで、ωは光の角周波数、ωB はブラッグ条件を満足す
る角周波数、ｃは自由空間中の光の速度である。破線
（Δｎ＝０）は回折格子間の光路長が（２ｍ＋１）λB
／（４ｎeff ）（ｍは整数）となった時の特性を示し、
実線（Δｎ＝０．０００１）は回折格子間の光路長がｍ
λB ／（２ｎeff ）となった時の特性を示す。回折格子
２ｄ，２ｄ′の部分のオーバークラッド７ｄ，７ｄ′は
シリコン樹脂からなり、石英系ガラスを主成分とした光
導波路のオーバークラッド５ｄをコア３ｄの上面までＲ
ＩＥ法を用いて除去し、コア３ｄの上部に回折格子２
ｄ，２ｄ′を電子ビーム露光法を用いて作製した後、回
折格子２ｄ，２ｄ′の部分にシリコン樹脂をスピンコー
ティング法を用いて塗布し、硬化することにより形成し
た。金属薄膜ヒータ８ｄはＣｒからなり、シリコン樹脂
上面に蒸着した。金属薄膜ヒータ８ｄは長さ５ｍｍ、幅
は５０μｍとした。回折格子１ｄ，１ｄ′は電子ビーム
露光法を用いてコア３ｄの上部に作製し、回折格子２
ｄ，２ｄ′の長さＬは３．１ｍｍ、ピッチは０．５４μ
ｍで、深さは１μｍとした。回折格子１ｄと１ｄ′の間
隔Ｌ′は３．９ｍｍとした。光導波路は石英系ガラスを
主成分としてシリコン基板上に作製した。コア３ｄはＧ
ｅＯ2 を添加した石英ガラスで、構造は矩形（６×６μ
ｍ）、コア３ｄと光導波路のオーバークラッド５ｄおよ
びアンダークラッド６ｄとの屈折率差は０．７５％とし
た。回折格子２ｄ，２ｄ′のブラッグ波長λB および回
折格子の効率を表す指数κG Ｌは、それぞれ、１．５６
０μｍ、１．５とした。
ｄ，２ｄ′上の金属薄膜ヒータ、３ｄは光導波路のコ
ア、４ｄはシリコン基板、５ｄは光導波路のオーバーク
ラッド、６ｄは光導波路のアンダークラッド、７ｄ，７
ｄ′は回折格子部分のオーバークラッド、８ｄは回折格
子間の金属薄膜ヒータである。図７は本実施例における
光回路部品の動作特性を示す図であって、（ω−ωB ）
ｎeff Ｌ／ｃと光強度反射率との関係を示している。こ
こで、ωは光の角周波数、ωB はブラッグ条件を満足す
る角周波数、ｃは自由空間中の光の速度である。破線
（Δｎ＝０）は回折格子間の光路長が（２ｍ＋１）λB
／（４ｎeff ）（ｍは整数）となった時の特性を示し、
実線（Δｎ＝０．０００１）は回折格子間の光路長がｍ
λB ／（２ｎeff ）となった時の特性を示す。回折格子
２ｄ，２ｄ′の部分のオーバークラッド７ｄ，７ｄ′は
シリコン樹脂からなり、石英系ガラスを主成分とした光
導波路のオーバークラッド５ｄをコア３ｄの上面までＲ
ＩＥ法を用いて除去し、コア３ｄの上部に回折格子２
ｄ，２ｄ′を電子ビーム露光法を用いて作製した後、回
折格子２ｄ，２ｄ′の部分にシリコン樹脂をスピンコー
ティング法を用いて塗布し、硬化することにより形成し
た。金属薄膜ヒータ８ｄはＣｒからなり、シリコン樹脂
上面に蒸着した。金属薄膜ヒータ８ｄは長さ５ｍｍ、幅
は５０μｍとした。回折格子１ｄ，１ｄ′は電子ビーム
露光法を用いてコア３ｄの上部に作製し、回折格子２
ｄ，２ｄ′の長さＬは３．１ｍｍ、ピッチは０．５４μ
ｍで、深さは１μｍとした。回折格子１ｄと１ｄ′の間
隔Ｌ′は３．９ｍｍとした。光導波路は石英系ガラスを
主成分としてシリコン基板上に作製した。コア３ｄはＧ
ｅＯ2 を添加した石英ガラスで、構造は矩形（６×６μ
ｍ）、コア３ｄと光導波路のオーバークラッド５ｄおよ
びアンダークラッド６ｄとの屈折率差は０．７５％とし
た。回折格子２ｄ，２ｄ′のブラッグ波長λB および回
折格子の効率を表す指数κG Ｌは、それぞれ、１．５６
０μｍ、１．５とした。
【００３４】光導波路のオーバークラッド５ｄがシリコ
ン樹脂であり、さらに金属薄膜ヒータ８ｄを有すること
にょり、回折格子２ｄ，２ｄ′部分を室温から１００℃
程度まで少ない印加電力で変化させることが可能になっ
た。さらに、回折格子２ｄ，２ｄ′間に金属薄膜ヒータ
８ｄを有することにより回折格子２ｄ，２ｄ′間の光路
長を調節することが可能になった。
ン樹脂であり、さらに金属薄膜ヒータ８ｄを有すること
にょり、回折格子２ｄ，２ｄ′部分を室温から１００℃
程度まで少ない印加電力で変化させることが可能になっ
た。さらに、回折格子２ｄ，２ｄ′間に金属薄膜ヒータ
８ｄを有することにより回折格子２ｄ，２ｄ′間の光路
長を調節することが可能になった。
【００３５】実際、回折格子２ｄと回折格子２ｄ′のブ
ラッグ波長が一致するように金属薄膜ヒータ１ｄ，１
ｄ′に駆動電力を印加した時（（ω−ωB ）ｎeff Ｌ／
ｃ＝０）の動作特性は、図７に示すように、金属薄膜ヒ
ータ８ｄの駆動電力を変化させた場合、回折格子間の光
路長が（２ｍ＋１）λB ／（４ｎeff ）（ｍは整数）の
時はブラッグ波長の光は透過し、回折格子間の光路長が
ｍλB ／（２ｎeff ）の時はブラッグ波長の光は反射さ
れるという波長選択性を有する光スイッチとなった。こ
の時のスイッチング電力は５ｍＷであることが確認でき
た。
ラッグ波長が一致するように金属薄膜ヒータ１ｄ，１
ｄ′に駆動電力を印加した時（（ω−ωB ）ｎeff Ｌ／
ｃ＝０）の動作特性は、図７に示すように、金属薄膜ヒ
ータ８ｄの駆動電力を変化させた場合、回折格子間の光
路長が（２ｍ＋１）λB ／（４ｎeff ）（ｍは整数）の
時はブラッグ波長の光は透過し、回折格子間の光路長が
ｍλB ／（２ｎeff ）の時はブラッグ波長の光は反射さ
れるという波長選択性を有する光スイッチとなった。こ
の時のスイッチング電力は５ｍＷであることが確認でき
た。
【００３６】この結果から明らかなように、金属薄膜ヒ
ータを回折格子上および回折格子間に形成して適当な駆
動電力を印加することにより、ブラッグ波長の調整およ
び回折格子間の結合状態を調整することが可能であるこ
とが明らかになった。
ータを回折格子上および回折格子間に形成して適当な駆
動電力を印加することにより、ブラッグ波長の調整およ
び回折格子間の結合状態を調整することが可能であるこ
とが明らかになった。
【００３７】実施例５ 図８は本発明の第５の実施例の模式的平面図である。
【００３８】図８において、１ｅ，１ｅ′は回折格子２
ｅ，２ｅ′上の金属薄膜ヒータ、３ｅ，３ｅ′は光導波
路のコア、４ｅはシリコン基板、５ｅは光導波路のオー
バークラッド、６ｅは光導波路のアンダークラッド、７
ｅ，７ｅ′は回折格子部分のオーバークラッド、８ｅ，
８ｅ′は回折格子２ｅ，２ｅ′と方向性結合器９ｅとの
間の金属薄膜ヒータである。回折格子２ｅ，２ｅ′部分
のオーバークラッド７ｅ，７ｅ′はシリコン樹脂からな
り、石英系ガラスを主成分とした光導波路のオーバーク
ラッド６ｅをコア１ｅ，１ｅ′の上面までＲＩＥ法を用
いて除去し、コア１ｅ，１ｅ′の上面の回折格子２ｅ，
２ｅ′を作製した後、この回折格子２ｅ，２ｅ′部分に
シリコン樹脂をスピンコーティング法を用いて塗布し、
硬化させることにより形成した。金属薄膜ヒータ８ｅ，
８ｅ′はＣｒからなり、シリコン樹脂の上面に蒸着し
た。金属薄膜ヒータ８ｅ，８ｅ′は長さ５ｍｍ、幅５０
μｍとした。回折格子２ｅ，２ｅ′は電子ビーム露光法
を用いてコア１ｅ，１ｅ′の上部に作製し、回折格子２
ｅ，２ｅ′のピッチは０．５３μｍで、深さは１μｍと
した。光導波路は石英系ガラスを主成分としてシリコン
基板上に作製した。コア１ｅ，１ｅ′はＧｅＯ2 を添加
した石英ガラスで、構造は矩形（６×６μｍ）、コア１
ｅ，１ｅ′と光導波路のオーバークラッド５ｅおよびア
ンダークラッド６ｅとの屈折率差は０．７５％とした。
ｅ，２ｅ′上の金属薄膜ヒータ、３ｅ，３ｅ′は光導波
路のコア、４ｅはシリコン基板、５ｅは光導波路のオー
バークラッド、６ｅは光導波路のアンダークラッド、７
ｅ，７ｅ′は回折格子部分のオーバークラッド、８ｅ，
８ｅ′は回折格子２ｅ，２ｅ′と方向性結合器９ｅとの
間の金属薄膜ヒータである。回折格子２ｅ，２ｅ′部分
のオーバークラッド７ｅ，７ｅ′はシリコン樹脂からな
り、石英系ガラスを主成分とした光導波路のオーバーク
ラッド６ｅをコア１ｅ，１ｅ′の上面までＲＩＥ法を用
いて除去し、コア１ｅ，１ｅ′の上面の回折格子２ｅ，
２ｅ′を作製した後、この回折格子２ｅ，２ｅ′部分に
シリコン樹脂をスピンコーティング法を用いて塗布し、
硬化させることにより形成した。金属薄膜ヒータ８ｅ，
８ｅ′はＣｒからなり、シリコン樹脂の上面に蒸着し
た。金属薄膜ヒータ８ｅ，８ｅ′は長さ５ｍｍ、幅５０
μｍとした。回折格子２ｅ，２ｅ′は電子ビーム露光法
を用いてコア１ｅ，１ｅ′の上部に作製し、回折格子２
ｅ，２ｅ′のピッチは０．５３μｍで、深さは１μｍと
した。光導波路は石英系ガラスを主成分としてシリコン
基板上に作製した。コア１ｅ，１ｅ′はＧｅＯ2 を添加
した石英ガラスで、構造は矩形（６×６μｍ）、コア１
ｅ，１ｅ′と光導波路のオーバークラッド５ｅおよびア
ンダークラッド６ｅとの屈折率差は０．７５％とした。
【００３９】光導波路のオーバークラッド５ｅがシリコ
ン樹脂であり、さらに金属薄膜ヒータ８ｅ，８ｅ′を設
けることにより、回折格子部分を室温から１００℃程度
まで少ない印加電力で変化させることが可能になった。
さらに、回折格子２ｅ，２ｅ′と方向性結合器９ｅの間
に金属薄膜ヒータ８ｅ，８ｅ′を設けることにより回折
格子２ｅ，２ｅ′と方向性結合器９ｅの間の光路長差を
調節することが可能になった。
ン樹脂であり、さらに金属薄膜ヒータ８ｅ，８ｅ′を設
けることにより、回折格子部分を室温から１００℃程度
まで少ない印加電力で変化させることが可能になった。
さらに、回折格子２ｅ，２ｅ′と方向性結合器９ｅの間
に金属薄膜ヒータ８ｅ，８ｅ′を設けることにより回折
格子２ｅ，２ｅ′と方向性結合器９ｅの間の光路長差を
調節することが可能になった。
【００４０】実際、回折格子２ｅと回折格子２ｅ′のブ
ラッグ波長が一致するように金属薄膜ヒータ１ｅ，１
ｅ′に駆動電力を印加し、金属薄膜ヒータ１ｅ′の駆動
電力を変化させた場合、光路長差がｍλB ／ｎeff （ｍ
は整数）の時はブラッグ波長の光はポートＢから出射
し、光路長差が（２ｍ＋１）λB ／４ｎeff の時はブラ
ッグ波長の光はポートＡから出射するという波長選択性
光スイッチとなった。この時のスイッチング電力は２５
ｍＷであることが確認できた。
ラッグ波長が一致するように金属薄膜ヒータ１ｅ，１
ｅ′に駆動電力を印加し、金属薄膜ヒータ１ｅ′の駆動
電力を変化させた場合、光路長差がｍλB ／ｎeff （ｍ
は整数）の時はブラッグ波長の光はポートＢから出射
し、光路長差が（２ｍ＋１）λB ／４ｎeff の時はブラ
ッグ波長の光はポートＡから出射するという波長選択性
光スイッチとなった。この時のスイッチング電力は２５
ｍＷであることが確認できた。
【００４１】この結果から明らかなように、金属薄膜ヒ
ータを回折格子上および回折格子と方向性結合器との間
に形成して適当な駆動電力を印加することにより、ブラ
ッグ波長の調整および回折格子と光素子間の結合状態を
調整することが可能であることが明らかになった。
ータを回折格子上および回折格子と方向性結合器との間
に形成して適当な駆動電力を印加することにより、ブラ
ッグ波長の調整および回折格子と光素子間の結合状態を
調整することが可能であることが明らかになった。
【００４２】以上本発明の各実施例においては、電子ビ
ーム露光法を用いて回折格子を作製したが、その他の方
法を用いて作製したレリーフ型回折格子あるいは屈折率
変調型回折格子に対しても本発明を適用したことによ
り、同様の効果を得ることができる。また、本実施例に
おいては、有機材料としてシリコン樹脂を用いたが、そ
の他の有機材料（ポリイミドなど）を用いても同様の効
果を得ることができる。
ーム露光法を用いて回折格子を作製したが、その他の方
法を用いて作製したレリーフ型回折格子あるいは屈折率
変調型回折格子に対しても本発明を適用したことによ
り、同様の効果を得ることができる。また、本実施例に
おいては、有機材料としてシリコン樹脂を用いたが、そ
の他の有機材料（ポリイミドなど）を用いても同様の効
果を得ることができる。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回折格子上に金属薄膜ヒータを形成させるかまたは回折
格子部分のオーバークラッドとして有機材料を用いるこ
とによってブラッグ波長可変な回折格子を有する光回路
部品を実現することができる。さらに回折格子間または
回折格子とのその他の光素子の間に金属薄膜ヒータを作
製することによって光路長を調整することが可能とな
り、光路長に依存した相互作用を調整することができる
光回路部品を実現することができる。従って、作製誤差
の補正または光通信分野における新たな波長選択性を有
する光回路部品が実現できるという利点がある。
回折格子上に金属薄膜ヒータを形成させるかまたは回折
格子部分のオーバークラッドとして有機材料を用いるこ
とによってブラッグ波長可変な回折格子を有する光回路
部品を実現することができる。さらに回折格子間または
回折格子とのその他の光素子の間に金属薄膜ヒータを作
製することによって光路長を調整することが可能とな
り、光路長に依存した相互作用を調整することができる
光回路部品を実現することができる。従って、作製誤差
の補正または光通信分野における新たな波長選択性を有
する光回路部品が実現できるという利点がある。
【図１】本発明に係る光回路部品の第１の実施例を示す
模式的斜視図である。
模式的斜視図である。
【図２】実施例１における金属薄膜ヒータの駆動電力と
ブラッグ波長との関係を示す特性図である。
ブラッグ波長との関係を示す特性図である。
【図３】本発明に係る光回路部品の第２の実施例を示す
模式的斜視図である。
模式的斜視図である。
【図４】実施例２におけるシリコン基板温度とブラッグ
波長との関係を示す特性図である。
波長との関係を示す特性図である。
【図５】本発明に係る光回路部品の第３の実施例を示す
模式的斜視図である。
模式的斜視図である。
【図６】本発明に係る光回路部品の第４の実施例を示す
模式的斜視図である。
模式的斜視図である。
【図７】実施例４における動作特性を示す図である。
【図８】本発明に係る光回路部品の第５の実施例を示す
模式的平面図である。
模式的平面図である。
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｄ′，１ｅ，１ｅ′ 金属
薄膜ヒータ ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｄ′，２ｅ，２ｅ′ 回折
格子 ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｅ′ コア ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ シリコン基板 ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ オーバークラッド ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ アンダークラッド ７ｂ，７ｄ，７ｄ′ オーバークラッド ８ｄ，８ｅ，８ｅ′ 金属薄膜ヒータ ９ｅ 方向性結合器
薄膜ヒータ ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｄ′，２ｅ，２ｅ′ 回折
格子 ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｅ′ コア ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ シリコン基板 ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ オーバークラッド ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ アンダークラッド ７ｂ，７ｄ，７ｄ′ オーバークラッド ８ｄ，８ｅ，８ｅ′ 金属薄膜ヒータ ９ｅ 方向性結合器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 勝就 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 玉村 敏昭 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 阿部 淳 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 山田 裕明 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 シリコン基板上に、石英系ガラスを主成
分とする光導波路が形成された光回路部品において、 前記光導波路上に設けられた回折格子と該回折格子上に
設けられた金属薄膜ヒータとを具備することを特徴とす
る光回路部品。 - 【請求項２】 シリコン基板上に、石英系ガラスを主成
分とする光導波路が形成された光回路部品において、 前記光導波路上に設けられた回折格子を有し、該回折格
子上のオーバークラッドとして有機材料層が形成されて
いることを特徴とする光回路部品。 - 【請求項３】 前記有機材料層上に金属薄膜ヒータが設
けられていることを特徴とする請求項２に記載の光回路
部品。 - 【請求項４】 前記回折格子を少なくとも２個有し、該
回折格子間に金属薄膜ヒータが設けられていることを特
徴とする請求項１，２または３に記載の光回路部品。 - 【請求項５】 前記回折格子を少なくとも２個と該回折
格子と異なる光素子とを有し、前記回折格子と前記光素
子との間に加熱用ヒータが設けられていることを特徴と
する請求項１，２または３に記載の光回路部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22707593A JPH0784225A (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | 光回路部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22707593A JPH0784225A (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | 光回路部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0784225A true JPH0784225A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=16855131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22707593A Pending JPH0784225A (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | 光回路部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0784225A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999042893A1 (en) * | 1998-02-20 | 1999-08-26 | Corning Incorporated | Tunable optical add/drop multiplexer |
| WO2001053880A1 (en) * | 2000-01-18 | 2001-07-26 | Corning Incorporated | Thermally tunable optical devices |
| JP2001281483A (ja) * | 2000-04-03 | 2001-10-10 | Fujikura Ltd | 導波路型可変グレーティング |
| EP1158341A2 (en) * | 2000-05-25 | 2001-11-28 | Roke Manor Research Limited | Optical switch |
| US6389199B1 (en) * | 1999-02-19 | 2002-05-14 | Corning Incorporated | Tunable optical add/drop multiplexer |
| JP2003503761A (ja) * | 1999-07-01 | 2003-01-28 | テレフオンアクチーボラゲツト エル エム エリクソン（パブル） | 波長可変光フィルタ |
-
1993
- 1993-09-13 JP JP22707593A patent/JPH0784225A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999042893A1 (en) * | 1998-02-20 | 1999-08-26 | Corning Incorporated | Tunable optical add/drop multiplexer |
| US6438293B1 (en) | 1998-02-20 | 2002-08-20 | Corning Incorporated | Tunable optical add/drop multiplexer |
| US6560386B2 (en) | 1998-02-20 | 2003-05-06 | Louay Eldada | Tunable optical add/drop multiplexer |
| US6389199B1 (en) * | 1999-02-19 | 2002-05-14 | Corning Incorporated | Tunable optical add/drop multiplexer |
| JP2003503761A (ja) * | 1999-07-01 | 2003-01-28 | テレフオンアクチーボラゲツト エル エム エリクソン（パブル） | 波長可変光フィルタ |
| WO2001053880A1 (en) * | 2000-01-18 | 2001-07-26 | Corning Incorporated | Thermally tunable optical devices |
| US6411746B1 (en) | 2000-01-18 | 2002-06-25 | Corning Incorporated | Thermally tunable optical devices |
| JP2001281483A (ja) * | 2000-04-03 | 2001-10-10 | Fujikura Ltd | 導波路型可変グレーティング |
| JP4498530B2 (ja) * | 2000-04-03 | 2010-07-07 | 株式会社フジクラ | 導波路型可変グレーティング |
| EP1158341A2 (en) * | 2000-05-25 | 2001-11-28 | Roke Manor Research Limited | Optical switch |
| EP1158341A3 (en) * | 2000-05-25 | 2003-01-29 | Roke Manor Research Limited | Optical switch |
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