JPH08304651A - 光学グレーティング内の固有極性シフトの減少方法 - Google Patents
光学グレーティング内の固有極性シフトの減少方法Info
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- JPH08304651A JPH08304651A JP8031624A JP3162496A JPH08304651A JP H08304651 A JPH08304651 A JP H08304651A JP 8031624 A JP8031624 A JP 8031624A JP 3162496 A JP3162496 A JP 3162496A JP H08304651 A JPH08304651 A JP H08304651A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数の導波路を有する光学グレーティング内
を伝播する光学信号のＴＥモードとＴＭモード間の複屈
折により発生する固有の極性シフトを減少する方法を提
供する。 【解決手段】 本発明の方法は、固有の極性シフトを減
少するための補償用極性シフトを生成するために、光学
グレーティングの複数の導波路を異なる照射時間で照射
するステップを含む。必要によっては、補償用極性シフ
トは、固有の極性シフトを減少するだけでなくほぼ除去
するよう生成しても良い。
を伝播する光学信号のＴＥモードとＴＭモード間の複屈
折により発生する固有の極性シフトを減少する方法を提
供する。 【解決手段】 本発明の方法は、固有の極性シフトを減
少するための補償用極性シフトを生成するために、光学
グレーティングの複数の導波路を異なる照射時間で照射
するステップを含む。必要によっては、補償用極性シフ
トは、固有の極性シフトを減少するだけでなくほぼ除去
するよう生成しても良い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学グレーティン
グの複屈折を減少する方法に関し、特に光学グレーティ
ング内の複屈折を減少するために光ビームを用いる方法
に関する。
グの複屈折を減少する方法に関し、特に光学グレーティ
ング内の複屈折を減少するために光ビームを用いる方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】導波路、グレーティング、スイッチ等の
光学素子は、シリコン上に堆積したシリカ層から形成さ
れる。これらの材料を用いる際に発生する問題は、シリ
コンとシリカ層との熱膨張係数差が大きいために、歪み
複屈折が発生することである。このように膨張率の差が
大きいために、光学素子の形成プロセスの間必要とされ
るアニールステップの後でも、シリカ層に大きな圧縮歪
が生成される。このような圧縮歪により生成する複屈折
は、ＴＥ導波路モードとＴＭ導波路モードとの伝播定数
を異ならせる。これらの導波路モードが、異なる伝播定
数を有する為に、光学素子内を伝播する光学信号は、所
定の波長における最大伝播速度は、ＴＥモードとＴＭモ
ードに対応する２つの成分に分離される。これらの成分
は、波長により異なり、その差は、極性シフトと称し通
常０．３ｎｍである。この大きさの極性シフトは、光学
素子を採用する多くのアプリケーションにおいては大き
すぎるものである。例えば、２ｎｍ以下のスペースを有
する複数のチャネルを有する周波数ルーティング素子が
長距離ネットワークに対しては必要であるが、これらの
周波数ルーティング素子は、通常その位相シフトは０．
１ｎｍ以下でなければならない。
光学素子は、シリコン上に堆積したシリカ層から形成さ
れる。これらの材料を用いる際に発生する問題は、シリ
コンとシリカ層との熱膨張係数差が大きいために、歪み
複屈折が発生することである。このように膨張率の差が
大きいために、光学素子の形成プロセスの間必要とされ
るアニールステップの後でも、シリカ層に大きな圧縮歪
が生成される。このような圧縮歪により生成する複屈折
は、ＴＥ導波路モードとＴＭ導波路モードとの伝播定数
を異ならせる。これらの導波路モードが、異なる伝播定
数を有する為に、光学素子内を伝播する光学信号は、所
定の波長における最大伝播速度は、ＴＥモードとＴＭモ
ードに対応する２つの成分に分離される。これらの成分
は、波長により異なり、その差は、極性シフトと称し通
常０．３ｎｍである。この大きさの極性シフトは、光学
素子を採用する多くのアプリケーションにおいては大き
すぎるものである。例えば、２ｎｍ以下のスペースを有
する複数のチャネルを有する周波数ルーティング素子が
長距離ネットワークに対しては必要であるが、これらの
周波数ルーティング素子は、通常その位相シフトは０．
１ｎｍ以下でなければならない。
【０００３】シリカ製導波路内の複屈折は、照射により
影響されることは公知である。例えば、同時継続出願の
［Greene 5-1-3］（後日公開公報を提出する用意があ
る）は、導波路クラッド内に高密度（compaction）を引
き起こすような波長で導波路を照射することにより、シ
リカ製導波路内の複屈折を減少あるいは削除する方法に
ついて述べている。さらにヒビノ他著のエレクトロンレ
ター（１９９３，２９，ｐｐ．６２１−６２３）によれ
ば、「複屈折は、光感受性欠陥により吸収される波長で
材料を照射することによって減少できる」旨を開示して
いる。前掲のヒビノの論文によれば、複屈折を生成する
ためにマッハツェンダー干渉計内の２つの導波路の１つ
を照射し、他方をマスクすることを開示している。前掲
の論文では、２本だけのそして広く離間した導波路に関
するものであり、ヒビノの論文の装置は、２本の導波路
の内の１本に直接照射するものである。
影響されることは公知である。例えば、同時継続出願の
［Greene 5-1-3］（後日公開公報を提出する用意があ
る）は、導波路クラッド内に高密度（compaction）を引
き起こすような波長で導波路を照射することにより、シ
リカ製導波路内の複屈折を減少あるいは削除する方法に
ついて述べている。さらにヒビノ他著のエレクトロンレ
ター（１９９３，２９，ｐｐ．６２１−６２３）によれ
ば、「複屈折は、光感受性欠陥により吸収される波長で
材料を照射することによって減少できる」旨を開示して
いる。前掲のヒビノの論文によれば、複屈折を生成する
ためにマッハツェンダー干渉計内の２つの導波路の１つ
を照射し、他方をマスクすることを開示している。前掲
の論文では、２本だけのそして広く離間した導波路に関
するものであり、ヒビノの論文の装置は、２本の導波路
の内の１本に直接照射するものである。
【０００４】前掲のヒビノの論文に開示された照射方法
は、マッハツェンダー干渉計以外の集積光学グレーティ
ングに適応する場合には満足すべきものではない。光学
グレーティングは、３本以上の導波路を有し（通常１０
〜４０本の導波路）、それらは５０μｍという短い間隔
で分離されている。このような場合、導波路は、導波路
の個々の１つをマスキングして選択的に照射することは
できない。さらにヒビノの論文によれば、複屈折は、照
射により影響されるということを開示してはいるが、複
屈折を減少するために光学グレーティング内の異なる導
波路に加えるべき照射量を決定する基準については何等
開示していない。
は、マッハツェンダー干渉計以外の集積光学グレーティ
ングに適応する場合には満足すべきものではない。光学
グレーティングは、３本以上の導波路を有し（通常１０
〜４０本の導波路）、それらは５０μｍという短い間隔
で分離されている。このような場合、導波路は、導波路
の個々の１つをマスキングして選択的に照射することは
できない。さらにヒビノの論文によれば、複屈折は、照
射により影響されるということを開示してはいるが、複
屈折を減少するために光学グレーティング内の異なる導
波路に加えるべき照射量を決定する基準については何等
開示していない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、複数の導波路を有する光学グレーティング内を伝
播する光学信号のＴＥモードとＴＭモード間の複屈折に
より発生する固有の極性シフトを減少する方法を提供す
ることである。
的は、複数の導波路を有する光学グレーティング内を伝
播する光学信号のＴＥモードとＴＭモード間の複屈折に
より発生する固有の極性シフトを減少する方法を提供す
ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の方法は、固有の
極性シフトを減少するための補償用極性シフトを生成す
るために、光学グレーティングの複数の導波路を異なる
照射時間で照射するステップを含む。必要によっては、
補償用極性シフトは、固有の極性シフトを減少するだけ
でなくほぼ除去するよう生成しても良い。
極性シフトを減少するための補償用極性シフトを生成す
るために、光学グレーティングの複数の導波路を異なる
照射時間で照射するステップを含む。必要によっては、
補償用極性シフトは、固有の極性シフトを減少するだけ
でなくほぼ除去するよう生成しても良い。
【０００７】本発明の一実施例においては、この照射ス
テップは、導波路毎に異なる走査速度でもって導波路全
体に亘って照射ビームで走査することにより行う。この
走査ビームを用いることにより、個々の導波路に与えら
れる補償用極性シフト量は、導波路が互いに近接してい
る場合でも正確に制御できる。
テップは、導波路毎に異なる走査速度でもって導波路全
体に亘って照射ビームで走査することにより行う。この
走査ビームを用いることにより、個々の導波路に与えら
れる補償用極性シフト量は、導波路が互いに近接してい
る場合でも正確に制御できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】光学グレーティングとは、光学信
号がその中を伝播する際に、所定のパス長差を与えるよ
うな不等長の複数の導波路である。このような場合グレ
ーティング内の隣接する複数の導波路は、全てが所定の
量だけ互いにその長さが異なっている。このようなパス
長差は、光学信号のパスに対しシフトを与える。本発明
は、以下に述べるように、集積光学グレーティングに等
しく適応できるものであるが、本発明は米国特許第５，
００２，３５０号と第５，１３６，６７１号に開示され
たような従来の周波数ルーティング素子の一部である光
学グレーティングを例に挙げて説明する。
号がその中を伝播する際に、所定のパス長差を与えるよ
うな不等長の複数の導波路である。このような場合グレ
ーティング内の隣接する複数の導波路は、全てが所定の
量だけ互いにその長さが異なっている。このようなパス
長差は、光学信号のパスに対しシフトを与える。本発明
は、以下に述べるように、集積光学グレーティングに等
しく適応できるものであるが、本発明は米国特許第５，
００２，３５０号と第５，１３６，６７１号に開示され
たような従来の周波数ルーティング素子の一部である光
学グレーティングを例に挙げて説明する。
【０００９】図１は、従来の周波数ルーティング素子の
部分詳細図である。ここに開示された周波数ルーティン
グ素子は、複数の入力ポート２i ，ｉ＝１，
２，．．．，Ｎを有し、これは自由空間領域９８の入力
サークル９５に接続されている。複数の出力導波路３０
は、自由空間領域９８の出力サークル９７から延びて光
学グレーティング３２に接続される。この光学グレーテ
ィング３２は、複数の不等長の導波路３９1 ，３９
2 ，．．．３９M からなり、これにより自由空間領域４
６の入力サークル３３に接続される対応する複数の入力
導波路３４に所定量のパス長差を与える。光学グレーテ
ィング３２を形成する導波路３９1 ，３９2 ，．．．３
９M は、最短の導波路３９1 から最長の導波路３９M ま
で順番に番号を付けている。自由空間領域４６の出力サ
ークル３５は複数の出力ポート４k ，ｋ＝１，
２，．．．，Ｎに接続されている。これらの様々な入力
ポートと出力ポートとは、複数の導波路から形成され
る。これらの周波数ルーティング素子は光学周波数のマ
ルチプレクサおよびディマルチプレクサとして機能す
る。これらの周波数ルーティング素子の詳細は、前掲の
特許を参照のこと。
部分詳細図である。ここに開示された周波数ルーティン
グ素子は、複数の入力ポート２i ，ｉ＝１，
２，．．．，Ｎを有し、これは自由空間領域９８の入力
サークル９５に接続されている。複数の出力導波路３０
は、自由空間領域９８の出力サークル９７から延びて光
学グレーティング３２に接続される。この光学グレーテ
ィング３２は、複数の不等長の導波路３９1 ，３９
2 ，．．．３９M からなり、これにより自由空間領域４
６の入力サークル３３に接続される対応する複数の入力
導波路３４に所定量のパス長差を与える。光学グレーテ
ィング３２を形成する導波路３９1 ，３９2 ，．．．３
９M は、最短の導波路３９1 から最長の導波路３９M ま
で順番に番号を付けている。自由空間領域４６の出力サ
ークル３５は複数の出力ポート４k ，ｋ＝１，
２，．．．，Ｎに接続されている。これらの様々な入力
ポートと出力ポートとは、複数の導波路から形成され
る。これらの周波数ルーティング素子は光学周波数のマ
ルチプレクサおよびディマルチプレクサとして機能す
る。これらの周波数ルーティング素子の詳細は、前掲の
特許を参照のこと。
【００１０】集積光学グレーティングを形成するシリカ
製材料内の圧縮歪は、複屈折を引き起こす。そしてこの
複屈折により、光学グレーティングの導波路内を伝播す
る光学波のＴＥモードとＴＭモードに対し、伝播定数が
異なることになる。ＴＥモードとＴＭモードのこれらの
異なる伝播定数により、信号が伝播する際にこれら２つ
のモードが経験する位相シフトの差が生成される。これ
ら２つのモード間の相対的位相シフトは、グレーティン
グの伝送スペクトル内に現れるピークを２つの異なるピ
ークに分離する。これらのピーク間の波長分離は、伝送
スペクトル内で観察される固有極性シフトと称する。
製材料内の圧縮歪は、複屈折を引き起こす。そしてこの
複屈折により、光学グレーティングの導波路内を伝播す
る光学波のＴＥモードとＴＭモードに対し、伝播定数が
異なることになる。ＴＥモードとＴＭモードのこれらの
異なる伝播定数により、信号が伝播する際にこれら２つ
のモードが経験する位相シフトの差が生成される。これ
ら２つのモード間の相対的位相シフトは、グレーティン
グの伝送スペクトル内に現れるピークを２つの異なるピ
ークに分離する。これらのピーク間の波長分離は、伝送
スペクトル内で観察される固有極性シフトと称する。
【００１１】この固有極性シフトを減少そしてさらに除
去するために、ＴＥモードとＴＭモードが経験する位相
シフトを調整して、複屈折の影響を補償しなければなら
ない。前述したように必要とされる補償を達成するため
には、導波路を照射し、固有極性シフトを相殺するよう
な補償用極性シフトを生成することである。ｂs′を光
学グレーティングのｓ番目の導波路内を伝播するＴＥモ
ードにより導入された位相シフトと定義し、ｂs″ をＴ
Ｍモードにより生成された位相シフトと定義すると、ｓ
番目の導波路内の補償用差分位相シフトは次式で定義で
きる。 ａs ＝ｄs′−ｄs″ （１）
去するために、ＴＥモードとＴＭモードが経験する位相
シフトを調整して、複屈折の影響を補償しなければなら
ない。前述したように必要とされる補償を達成するため
には、導波路を照射し、固有極性シフトを相殺するよう
な補償用極性シフトを生成することである。ｂs′を光
学グレーティングのｓ番目の導波路内を伝播するＴＥモ
ードにより導入された位相シフトと定義し、ｂs″ をＴ
Ｍモードにより生成された位相シフトと定義すると、ｓ
番目の導波路内の補償用差分位相シフトは次式で定義で
きる。 ａs ＝ｄs′−ｄs″ （１）
【００１２】複屈折に起因する固有の極性シフトを除去
する補償用極性シフトを生成するために、光学グレーテ
ィング内の隣接する複数の導波路に与えられる補償用差
分位相シフトの差は、全ての隣接する導波路対に対し同
一でなければならない。即ち ｄａs ＝ａs −ａs-1 （２） この式は全てのｓに対し、定数ｄａでなければならな
い。
する補償用極性シフトを生成するために、光学グレーテ
ィング内の隣接する複数の導波路に与えられる補償用差
分位相シフトの差は、全ての隣接する導波路対に対し同
一でなければならない。即ち ｄａs ＝ａs −ａs-1 （２） この式は全てのｓに対し、定数ｄａでなければならな
い。
【００１３】照射により生成された補償用差分位相シフ
トは、導波路が照射される時間に比例する（ただし他の
全てのファクタが同一の場合）。したがって固有の極性
シフトを減少させる上述の条件（即ち全てのｓに対し、
ｄａs を一定にすること）は、グレーティングの個々の
導波路内の軸に沿って光学グレーティングを走査する走
査放射ビームでもって光学グレーティングを照射するこ
とにより満足することができる。
トは、導波路が照射される時間に比例する（ただし他の
全てのファクタが同一の場合）。したがって固有の極性
シフトを減少させる上述の条件（即ち全てのｓに対し、
ｄａs を一定にすること）は、グレーティングの個々の
導波路内の軸に沿って光学グレーティングを走査する走
査放射ビームでもって光学グレーティングを照射するこ
とにより満足することができる。
【００１４】前掲の特許出願で説明したように、複屈折
は、導波路クラッディング内に高密度を導入するような
照射エネルギを選択することにより減少することができ
る。この導入される高密度化（compaction）は、好まし
くは０．１−０．５％の範囲内である。
は、導波路クラッディング内に高密度を導入するような
照射エネルギを選択することにより減少することができ
る。この導入される高密度化（compaction）は、好まし
くは０．１−０．５％の範囲内である。
【００１５】図２は、適切な放射ビームがレンズを通過
するような照射装置の一例を表す。このビームは、図２
のｙ方向に沿って走査される。このレンズは、照射ビー
ムを集光し、ｙ方向のビーム幅Ｗy はｘ方向のビーム幅
Ｗx よりも狭くなる。原理的にはビーム幅Ｗy は、充分
に小さく、１本の導波路とその極近傍の領域のみが、隣
接する導波路から独立して（隣接する導波路とは別個
に）照射できる程度である。しかし満足すべき結果は、
光ビームが光学グレーティング内の全数の導波路の一部
のみを構成する複数の隣接する導波路を同時に照射する
ことにより得られる。例えば、Ｍが光学グレーティング
内の導波路の全数で、Ｗが隣接する導波路間の最小スペ
ースであるとすると、このビーム幅の適切な選択は、Ｗ
y ＜（Ｍ／５）Ｗである。適切なビーム幅Ｗx を選択す
る際に考慮すべきファクタを以下に述べる。
するような照射装置の一例を表す。このビームは、図２
のｙ方向に沿って走査される。このレンズは、照射ビー
ムを集光し、ｙ方向のビーム幅Ｗy はｘ方向のビーム幅
Ｗx よりも狭くなる。原理的にはビーム幅Ｗy は、充分
に小さく、１本の導波路とその極近傍の領域のみが、隣
接する導波路から独立して（隣接する導波路とは別個
に）照射できる程度である。しかし満足すべき結果は、
光ビームが光学グレーティング内の全数の導波路の一部
のみを構成する複数の隣接する導波路を同時に照射する
ことにより得られる。例えば、Ｍが光学グレーティング
内の導波路の全数で、Ｗが隣接する導波路間の最小スペ
ースであるとすると、このビーム幅の適切な選択は、Ｗ
y ＜（Ｍ／５）Ｗである。適切なビーム幅Ｗx を選択す
る際に考慮すべきファクタを以下に述べる。
【００１６】グレーティングの所定の導波路ｓを照射す
ることにより、得られる補償用差分位相シフトａs の値
は、ビーム強度と、導波路ｓの有効長Ｐs とその導波路
が照射される全時間ｔs にほぼ比例する。すべてのｓに
対し、ｄａs の値を一定に保つために、補償用差分位相
シフトａs が第１導波路（ｓ＝１）から最後の導波路ｓ
＝Ｍまでシーケンシャルに増加するように加えなければ
ならない（即ちａ2 ＝ａ1 ＋Δa ，ａ3 ＝ａ1 ＋２Δa
等である）。かくして個別の導波路に対する照射時間ｔ
s は、ｓとともにほぼ線形に増加しなければならない。
図２に示したように、ｓは、ｙ軸方向に沿って増加する
ので、この条件は、ビームの位置がｙ軸方向に増加する
につれて照射時間が増加することが必要であるというこ
とになる。例えば導波路が、等間隔に配置されている場
合には、 ｔ（ｙ）＝α0 ＋α1ｙ （３） である。ここでα0 とα1 は係数である。照射ビームが
速度ｖ（ｙ）でもって横断方向に沿って走査する場合に
は、所定の導波路に対する照射時間ｔs は、導波路ｓの
場所において速度ｖ（ｙ）に反比例する。具体的には、
ｔ（ｙ）＝ｗｘ／Ｖ（ｙ）である。したがって、必要な
照射時間は、次式で表すことができる。 ｔ（ｙ）＝Ｗy ／ｖ（ｙ）＝α0 ＋α1ｙ （４）
ることにより、得られる補償用差分位相シフトａs の値
は、ビーム強度と、導波路ｓの有効長Ｐs とその導波路
が照射される全時間ｔs にほぼ比例する。すべてのｓに
対し、ｄａs の値を一定に保つために、補償用差分位相
シフトａs が第１導波路（ｓ＝１）から最後の導波路ｓ
＝Ｍまでシーケンシャルに増加するように加えなければ
ならない（即ちａ2 ＝ａ1 ＋Δa ，ａ3 ＝ａ1 ＋２Δa
等である）。かくして個別の導波路に対する照射時間ｔ
s は、ｓとともにほぼ線形に増加しなければならない。
図２に示したように、ｓは、ｙ軸方向に沿って増加する
ので、この条件は、ビームの位置がｙ軸方向に増加する
につれて照射時間が増加することが必要であるというこ
とになる。例えば導波路が、等間隔に配置されている場
合には、 ｔ（ｙ）＝α0 ＋α1ｙ （３） である。ここでα0 とα1 は係数である。照射ビームが
速度ｖ（ｙ）でもって横断方向に沿って走査する場合に
は、所定の導波路に対する照射時間ｔs は、導波路ｓの
場所において速度ｖ（ｙ）に反比例する。具体的には、
ｔ（ｙ）＝ｗｘ／Ｖ（ｙ）である。したがって、必要な
照射時間は、次式で表すことができる。 ｔ（ｙ）＝Ｗy ／ｖ（ｙ）＝α0 ＋α1ｙ （４）
【００１７】数式４は、導波路は、互いに等間隔で離間
していると仮定している。この仮定は、式４のｙをｓに
対し非線形で導波路間の非線形の分離を表すｙのある関
数でもって置換することにより取り除くことができる。
上記の説明は、また光ビームは連続的に走査することを
仮定している。しかし、上記の点は、ビームの動きが不
連続の場合、即ち階段状のステップで移動する場合にも
等しく適応できるものである。
していると仮定している。この仮定は、式４のｙをｓに
対し非線形で導波路間の非線形の分離を表すｙのある関
数でもって置換することにより取り除くことができる。
上記の説明は、また光ビームは連続的に走査することを
仮定している。しかし、上記の点は、ビームの動きが不
連続の場合、即ち階段状のステップで移動する場合にも
等しく適応できるものである。
【００１８】実際導波路ｓが照射される有効長Ｐs は、
導波路毎に異なるが、その理由は導波路は通常湾曲して
いるからである（図１）。その結果、導波路ｓの有効長
Ｐsの変動を考慮した走査時間ｔs に対し、修正係数を
上記の式に導入しなければならない。この修正係数は、
光ビームが所定の導波路の中央部分を照射し、そして同
時に所定の導波路の近傍の導波路の湾曲部分を照射する
ことを考慮することにより、光学グレーティングの形状
から計算することができる。かくしてこの修正係数は、
光ビームが中央部分を照射する前に導波路が受光する余
分の照射を考慮することにより決定できる。しかしこの
修正係数は、実験的に決定することもでき、例えばルー
ティング素子を修正係数なしに式（４）で与えられる走
査速度で照射ビームに露光し、グレーティングの伝送ス
ペクトルにより表される残留極性シフトを測定し、この
残留極性シフトを除去するのに必要な余分の照射を計算
することにより決定できる。一般的な形状においては、
必要な修正係数は比較的小さい。
導波路毎に異なるが、その理由は導波路は通常湾曲して
いるからである（図１）。その結果、導波路ｓの有効長
Ｐsの変動を考慮した走査時間ｔs に対し、修正係数を
上記の式に導入しなければならない。この修正係数は、
光ビームが所定の導波路の中央部分を照射し、そして同
時に所定の導波路の近傍の導波路の湾曲部分を照射する
ことを考慮することにより、光学グレーティングの形状
から計算することができる。かくしてこの修正係数は、
光ビームが中央部分を照射する前に導波路が受光する余
分の照射を考慮することにより決定できる。しかしこの
修正係数は、実験的に決定することもでき、例えばルー
ティング素子を修正係数なしに式（４）で与えられる走
査速度で照射ビームに露光し、グレーティングの伝送ス
ペクトルにより表される残留極性シフトを測定し、この
残留極性シフトを除去するのに必要な余分の照射を計算
することにより決定できる。一般的な形状においては、
必要な修正係数は比較的小さい。
【００１９】横断方向のビーム幅Ｗy は、隣接する導波
路のほんの一部のみを選択的にある時間照射するよう充
分狭く選択するのが好ましい。ｘ方向（光伝播方向にほ
ぼ平行な方向）のビーム幅Ｗx は、通常Ｗy よりも広く
なければならない。光学グレーティングの最短の導波路
をｓ＝１とし、補償用差分位相シフトａ1 が加えられる
とｓ＝Ｍとして示す最長の導波路には、次式で示される
差分位相シフトａM が加えられる。 ａM ＝（Ｍ−１）ｄａ＋ａ1 （５） このａM の値は、ｓ＝１とｓ＝Ｍとの間の全てのｓに対
し、ａs が線形に変化できることを補償するのに必要な
ものである。Ｍ＞１０の大部分の光学グレーティングに
おいては、ａM の値は、ａ1 よりもはるかに大きい。照
射される導波路の有効長Ｐs とビームの幅Ｗx は充分大
きく、このため補償用差分位相シフトａMは、大きな屈
折率変動を引き起こすことなく、実際の放射条件で生成
し得る。当然のことながらこの解析は、放射ビームは横
断方向のみ走査すると仮定している。この放射ビームが
直交方向（すなわちｘ方向）にも追加的に走査する場合
には、この方向のビームの幅Ｗx は狭くなる。
路のほんの一部のみを選択的にある時間照射するよう充
分狭く選択するのが好ましい。ｘ方向（光伝播方向にほ
ぼ平行な方向）のビーム幅Ｗx は、通常Ｗy よりも広く
なければならない。光学グレーティングの最短の導波路
をｓ＝１とし、補償用差分位相シフトａ1 が加えられる
とｓ＝Ｍとして示す最長の導波路には、次式で示される
差分位相シフトａM が加えられる。 ａM ＝（Ｍ−１）ｄａ＋ａ1 （５） このａM の値は、ｓ＝１とｓ＝Ｍとの間の全てのｓに対
し、ａs が線形に変化できることを補償するのに必要な
ものである。Ｍ＞１０の大部分の光学グレーティングに
おいては、ａM の値は、ａ1 よりもはるかに大きい。照
射される導波路の有効長Ｐs とビームの幅Ｗx は充分大
きく、このため補償用差分位相シフトａMは、大きな屈
折率変動を引き起こすことなく、実際の放射条件で生成
し得る。当然のことながらこの解析は、放射ビームは横
断方向のみ走査すると仮定している。この放射ビームが
直交方向（すなわちｘ方向）にも追加的に走査する場合
には、この方向のビームの幅Ｗx は狭くなる。
【００２０】この複屈折を減少させる放射手順は、非破
壊的で再現性がある。即ち照射後この素子をアニールし
て、補償用差分位相シフトの影響から発生する補償用極
性シフトを部分的あるいは完全に取り除き、そして素子
を元の状態に戻すことができる。したがって複屈折に起
因する極性シフトは、まず素子を過剰に露光し、その後
アニールするような単純な方法により減少あるいは完全
に除去できるものである。例えば、アニールステップの
間、補償用極性シフトの減衰をモニタすることにより、
正しい値に到達した時にこのアニールステップを終了す
ることができる。光学グレーティングは、上述した理由
とは別の理由により照射プロセスの後、アニールプロセ
スで処理しなければならない。
壊的で再現性がある。即ち照射後この素子をアニールし
て、補償用差分位相シフトの影響から発生する補償用極
性シフトを部分的あるいは完全に取り除き、そして素子
を元の状態に戻すことができる。したがって複屈折に起
因する極性シフトは、まず素子を過剰に露光し、その後
アニールするような単純な方法により減少あるいは完全
に除去できるものである。例えば、アニールステップの
間、補償用極性シフトの減衰をモニタすることにより、
正しい値に到達した時にこのアニールステップを終了す
ることができる。光学グレーティングは、上述した理由
とは別の理由により照射プロセスの後、アニールプロセ
スで処理しなければならない。
【００２１】光学グレーティングが照射された後、補償
用極性シフトは大きく減衰することが見いだされた。し
かし、補償用極性シフトは、約１０−２０％減衰した
後、安定する。減衰データから推論すると、それ以上の
減衰は素子の残りの寿命の間（即ち２０年以上に亘っ
て）発生しないことが予測できる。かくして、初めに安
定した素子を提供するためには、初期減衰を、素子を１
０−２０％過剰に露光して生成加速する。その結果、初
期の減衰量に等しい量だけ過剰に補償し、その後それを
アニールすることである。適当なアニール温度（例え
ば、１００−３００℃の間）を選択することにより、初
期減衰は、比較的短い時間（例えば約１５分程度）で達
成できる。その結果、複屈折は減少あるいは除去され、
製造直後に素子は安定することになる。
用極性シフトは大きく減衰することが見いだされた。し
かし、補償用極性シフトは、約１０−２０％減衰した
後、安定する。減衰データから推論すると、それ以上の
減衰は素子の残りの寿命の間（即ち２０年以上に亘っ
て）発生しないことが予測できる。かくして、初めに安
定した素子を提供するためには、初期減衰を、素子を１
０−２０％過剰に露光して生成加速する。その結果、初
期の減衰量に等しい量だけ過剰に補償し、その後それを
アニールすることである。適当なアニール温度（例え
ば、１００−３００℃の間）を選択することにより、初
期減衰は、比較的短い時間（例えば約１５分程度）で達
成できる。その結果、複屈折は減少あるいは除去され、
製造直後に素子は安定することになる。
【００２２】さらに照射後、素子をアニールするのでは
なく、照射ステップとアニールステップを同時に行うこ
ともできる。光学グレーティングが照射しながらされア
ニールしている間、補償用極性シフトの値をモニタして
固有の極性シフトが除去されたと判断すると直ちにその
ステップを終了することもできる。このようにして得ら
れた光学グレーティングは、余分の別のアニールを行う
ことなく安定化する。照射ステップとアニールステップ
を同時に実行することにより製造ステップは、単純にな
り必要とされる全時間は短くなる。さらに、露出時間，
アニール時間，アニール温度等の様々なパラメータをあ
る素子に対し、一旦決定しておくとこれら同一のパラメ
ータを用いて同一の形状の他の全ての素子にも必要な補
償用極性シフトを与えることができる。
なく、照射ステップとアニールステップを同時に行うこ
ともできる。光学グレーティングが照射しながらされア
ニールしている間、補償用極性シフトの値をモニタして
固有の極性シフトが除去されたと判断すると直ちにその
ステップを終了することもできる。このようにして得ら
れた光学グレーティングは、余分の別のアニールを行う
ことなく安定化する。照射ステップとアニールステップ
を同時に実行することにより製造ステップは、単純にな
り必要とされる全時間は短くなる。さらに、露出時間，
アニール時間，アニール温度等の様々なパラメータをあ
る素子に対し、一旦決定しておくとこれら同一のパラメ
ータを用いて同一の形状の他の全ての素子にも必要な補
償用極性シフトを与えることができる。
【００２３】上記の本発明の方法は、光学グレーティン
グの伝送スペクトルで通常観察される複屈折に起因する
固有の極性シフトを減少あるいは除去できる。しかしこ
の伝送スペクトルは、複屈折により引き起こされたもの
ではない他の収差を示し、これもまた照射により除去で
きるものである。このような収差は製造が不完全なこと
に通常起因する光学グレーティングの個別の導波路内の
位相エラーによって引き起こされる。この収差は、伝送
関数の波形における歪として現れる。このような収差
は、通常小さなものであるが、しかしこれら収差は、ク
ロストークのレベルを増加させパスバンドを歪ませるこ
とがある。前述したように、照射はそれぞれＴＥモード
内の位相シフトｂs′とＴＭモード内の位相シフトｂs″
を引き起こす。したがって照射を用いてｂs′とｂs″を
選択的に調整することにより位相エラーを減少あるいは
除去することができる。しかしこの導入された位相シフ
トｂs′とｂs″との間の差分が固有の極性シフトを減少
するのに必要とされるような上述の状況と異なり、位相
エラーの場合には照射は選択的にｂs′とｂs″を調整す
るのに用いられ、その結果位相シフトは、ほぼ等しくな
る。このｂs′とｂs″がほぼ等しくなければならない理
由は、位相エラーに起因する収差は、一般的に極性依存
性は、それほど大きくなく、そのためＴＥモードとＴＭ
モードに対するそれぞれの導入された位相シフトｂs′
とｂs″の選択的調整は、ほぼ等しいからだる。導入さ
れた位相シフトがｂs′＞２ｂs″の関係を満足する場合
には、ＴＥモード内の位相エラーは、完全に取り除くこ
とができ、一方ＴＭモード内の位相エラーは、最大５０
％までしか除去できない。
グの伝送スペクトルで通常観察される複屈折に起因する
固有の極性シフトを減少あるいは除去できる。しかしこ
の伝送スペクトルは、複屈折により引き起こされたもの
ではない他の収差を示し、これもまた照射により除去で
きるものである。このような収差は製造が不完全なこと
に通常起因する光学グレーティングの個別の導波路内の
位相エラーによって引き起こされる。この収差は、伝送
関数の波形における歪として現れる。このような収差
は、通常小さなものであるが、しかしこれら収差は、ク
ロストークのレベルを増加させパスバンドを歪ませるこ
とがある。前述したように、照射はそれぞれＴＥモード
内の位相シフトｂs′とＴＭモード内の位相シフトｂs″
を引き起こす。したがって照射を用いてｂs′とｂs″を
選択的に調整することにより位相エラーを減少あるいは
除去することができる。しかしこの導入された位相シフ
トｂs′とｂs″との間の差分が固有の極性シフトを減少
するのに必要とされるような上述の状況と異なり、位相
エラーの場合には照射は選択的にｂs′とｂs″を調整す
るのに用いられ、その結果位相シフトは、ほぼ等しくな
る。このｂs′とｂs″がほぼ等しくなければならない理
由は、位相エラーに起因する収差は、一般的に極性依存
性は、それほど大きくなく、そのためＴＥモードとＴＭ
モードに対するそれぞれの導入された位相シフトｂs′
とｂs″の選択的調整は、ほぼ等しいからだる。導入さ
れた位相シフトがｂs′＞２ｂs″の関係を満足する場合
には、ＴＥモード内の位相エラーは、完全に取り除くこ
とができ、一方ＴＭモード内の位相エラーは、最大５０
％までしか除去できない。
【００２４】図３に示された代表的な伝送スペクトル
は、２つのサイドローブの間に存在する１つのメインロ
ーブを有する。この好ましくないほど大きなサイドロー
ブは、主に位相エラーに起因するものである。このサイ
ドローブは、位相エラーの結果であるのでこれらサイド
ローブは通常同一の振幅でメインローブの両側に対称に
形成される。この対称性は、伝送スペクトルが主に位相
エラーに起因する挙動を示すときには、いつでも発生す
るものである。このような場合メインローブの一方の側
のエラーを修正するために取られるどのようなステップ
もメインローブの他方の側のエラーも補正するものであ
る。
は、２つのサイドローブの間に存在する１つのメインロ
ーブを有する。この好ましくないほど大きなサイドロー
ブは、主に位相エラーに起因するものである。このサイ
ドローブは、位相エラーの結果であるのでこれらサイド
ローブは通常同一の振幅でメインローブの両側に対称に
形成される。この対称性は、伝送スペクトルが主に位相
エラーに起因する挙動を示すときには、いつでも発生す
るものである。このような場合メインローブの一方の側
のエラーを修正するために取られるどのようなステップ
もメインローブの他方の側のエラーも補正するものであ
る。
【００２５】相反するファクタのために、複屈折に起因
する固有の極性シフトと位相エラーに起因する収差の両
方を完全には除去することはできない。固有極性シフト
を減少する際に補償用極性シフトは、ａs ＝ｂs′−
ｂs″に依存する。したがって、ａs の必要な値を生成
するためには、ｂs″ の大きな値が必要なために比率ｒ
＝ｂs′／ｂs″は、１よりもかなり大きくなければなら
ない。これに対して位相エラーに起因する収差を修正す
るためには、比率ｒは１に近くなければならない。それ
故にｒの値の選択は、２つの相反する事項の間の妥協を
表すことになる。実際にはｒの値は、２と３の間が比較
的妥当な妥協であるとされている。
する固有の極性シフトと位相エラーに起因する収差の両
方を完全には除去することはできない。固有極性シフト
を減少する際に補償用極性シフトは、ａs ＝ｂs′−
ｂs″に依存する。したがって、ａs の必要な値を生成
するためには、ｂs″ の大きな値が必要なために比率ｒ
＝ｂs′／ｂs″は、１よりもかなり大きくなければなら
ない。これに対して位相エラーに起因する収差を修正す
るためには、比率ｒは１に近くなければならない。それ
故にｒの値の選択は、２つの相反する事項の間の妥協を
表すことになる。実際にはｒの値は、２と３の間が比較
的妥当な妥協であるとされている。
【００２６】ｒの実際の値は、露出条件と周波数ルータ
の設計と製造の両方に依存する。特にｒは、グレーティ
ング内の歪分布に依存し、この歪分布は、個別の導波路
の近傍では非常に均一である。例えば一般的には上部ク
ラッド層と下部クラッド層は、異なる成分からなりその
ため導波路の近傍では、非常に非均一な歪が生成され
る。したがって照射する前の初期歪は、上部層の成分と
コアの寸法の両方に依存する。同様に照射により導入さ
れた高密度化（compaction）は、上部層の成分とコア寸
法に依存するので導入された複屈折は、極めて不均一で
ある。それ故にグレーティングの中央領域のコア寸法と
上部クラッド層の成分を適宜調整することにより係数ｂ
s′とｂs″を変化させることが可能である。
の設計と製造の両方に依存する。特にｒは、グレーティ
ング内の歪分布に依存し、この歪分布は、個別の導波路
の近傍では非常に均一である。例えば一般的には上部ク
ラッド層と下部クラッド層は、異なる成分からなりその
ため導波路の近傍では、非常に非均一な歪が生成され
る。したがって照射する前の初期歪は、上部層の成分と
コアの寸法の両方に依存する。同様に照射により導入さ
れた高密度化（compaction）は、上部層の成分とコア寸
法に依存するので導入された複屈折は、極めて不均一で
ある。それ故にグレーティングの中央領域のコア寸法と
上部クラッド層の成分を適宜調整することにより係数ｂ
s′とｂs″を変化させることが可能である。
【００２７】位相エラーに起因する収差を充分に除去す
るためには、選択された波長あるいはその近傍で、ＴＥ
伝送係数を調整（減少あるいは増加）することで充分で
ある。それ故に導入されなければならない位相シフト
は、伝送関数の波形における特定の歪成分をそれぞれ減
少させるような一連の成分の和である。これに関して
は、C.Dragone, Optimal Finite-Aperture Filters wit
h Maximum Efficiency, Journal of the Optical Socie
ty of America A, vol.9, No.11, pp.2048-2055, 1992
を参照のこと。光学グレーティグの個別の導波路内に導
入されるべき位相シフトは次の通りである。 δＣcos［２πｓα−ｂ］，α＝λ1／λp （６） ここでｓは光学グレーティングを構成する個別の導波路
を表し、１とＭ−１との間を取り、δＣは伝送関数のサ
イドローブの振幅により決定され（図３）、λ1は、メ
インローブの中心波長とサイドローブの中心波長との間
の差を表しλp は伝送スペクトルの自由スペクトル範囲
を表す。当然、位相シフトは決してその値は負にはなら
ないので、正の定数項を式６につけ加え常に正の値を取
るようにしなければならない。
るためには、選択された波長あるいはその近傍で、ＴＥ
伝送係数を調整（減少あるいは増加）することで充分で
ある。それ故に導入されなければならない位相シフト
は、伝送関数の波形における特定の歪成分をそれぞれ減
少させるような一連の成分の和である。これに関して
は、C.Dragone, Optimal Finite-Aperture Filters wit
h Maximum Efficiency, Journal of the Optical Socie
ty of America A, vol.9, No.11, pp.2048-2055, 1992
を参照のこと。光学グレーティグの個別の導波路内に導
入されるべき位相シフトは次の通りである。 δＣcos［２πｓα−ｂ］，α＝λ1／λp （６） ここでｓは光学グレーティングを構成する個別の導波路
を表し、１とＭ−１との間を取り、δＣは伝送関数のサ
イドローブの振幅により決定され（図３）、λ1は、メ
インローブの中心波長とサイドローブの中心波長との間
の差を表しλp は伝送スペクトルの自由スペクトル範囲
を表す。当然、位相シフトは決してその値は負にはなら
ないので、正の定数項を式６につけ加え常に正の値を取
るようにしなければならない。
【００２８】ｓに関しシヌソイド状に変化する導入位相
シフトを得るために、式６に示されるように、式４によ
り与えられる照射時間ｔ（ｙ）もシヌソイド状に変化し
なければならない。ｔ（ｙ）により示されるように、複
屈折に起因する固有の極性シフトの影響を取り除くに必
要な走査時間とｔ′（ｙ）により示されるように位相エ
ラーに起因する収差を取り除くに必要とされるシヌソイ
ド状に変化する走査時間とにより、両方のタイプの収差
を補償するために必要とされる実際の走査時間ｔ
t（ｙ）は２つの時間成分の和である。 ｔt（ｙ）＝ｔ（ｙ）＋ｔ′（ｙ） （７）
シフトを得るために、式６に示されるように、式４によ
り与えられる照射時間ｔ（ｙ）もシヌソイド状に変化し
なければならない。ｔ（ｙ）により示されるように、複
屈折に起因する固有の極性シフトの影響を取り除くに必
要な走査時間とｔ′（ｙ）により示されるように位相エ
ラーに起因する収差を取り除くに必要とされるシヌソイ
ド状に変化する走査時間とにより、両方のタイプの収差
を補償するために必要とされる実際の走査時間ｔ
t（ｙ）は２つの時間成分の和である。 ｔt（ｙ）＝ｔ（ｙ）＋ｔ′（ｙ） （７）
【００２９】図４（ａ）は、ｙs がｓの線形関数である
ような特別な場合に必要とされる走査時間ｔ（ｙ）を表
すグラフである。前述したようにｔ（ｙ）は、ｓが増加
するとともに線形に増加する。図４（ｂ）は、複屈折と
位相エラーの両方を補償するのに必要とされる走査時間
ｔt（ｙ） を表すグラフである。数式６，７によりこの
ｔt（ｙ） は、シヌソイド成分が重ね合わされるよう
に、ｓ型をした増加関数である。数式６の角度ｂは、図
４（ｂ）に示されるシヌソイド状成分の位相を角度ｂ
が、サイドローブの振幅を最小にするようになるまで調
整することにより実験的に決定される。実際には最適な
角度ｂは、２つの特殊な場合、すなわちｂ＝０に相当す
る走査時間とｂ＝π／２に相当する走査時間を調べるこ
とにより決定することができる。
ような特別な場合に必要とされる走査時間ｔ（ｙ）を表
すグラフである。前述したようにｔ（ｙ）は、ｓが増加
するとともに線形に増加する。図４（ｂ）は、複屈折と
位相エラーの両方を補償するのに必要とされる走査時間
ｔt（ｙ） を表すグラフである。数式６，７によりこの
ｔt（ｙ） は、シヌソイド成分が重ね合わされるよう
に、ｓ型をした増加関数である。数式６の角度ｂは、図
４（ｂ）に示されるシヌソイド状成分の位相を角度ｂ
が、サイドローブの振幅を最小にするようになるまで調
整することにより実験的に決定される。実際には最適な
角度ｂは、２つの特殊な場合、すなわちｂ＝０に相当す
る走査時間とｂ＝π／２に相当する走査時間を調べるこ
とにより決定することができる。
【００３０】クロストークを減少する際の問題点と複屈
折を減少する際の問題点は、いくつかの面では異なった
ものである。まず第１にクロストークを減少する際の全
露出時間は、後者の複屈折を減少する際のそれよりも短
く、その理由はクロストークは通常小さいものだからで
ある。第２に前者の問題は、より高い解像度を必要とす
る。 Ｕ1 ＝λ1 ／λp 実際に下記の所定の値に対応する収差成分を効率良く修
正するためには、Ｗy ＜Ｗ／４Ｕ1 となることが必要で
ある。ここでＷは、ｙ軸に沿った導波路間の最小スペー
スを表す。そのために必要とされる幅Ｗy は、４Ｕ1 が
１に近くなると小さくなる（Ｗに近づく）。最も重要な
収差は、伝送係数のメインローブに近接したものであ
り、これら重要な収差にとっては、上記の条件を満たす
ことは必ずしも難しいことではない。一方、４Ｕ1 が小
さくない場合には、図６に示されるようにビーム幅Ｗy
のスリットを介して照射ビームを送ることによりビーム
幅の必要な値を正確に生成することができて有利であ
る。このような構成を用いることにより照射ビームと光
学グレーティングとの間の相対的な動きは、照射ビーム
とスリットを固定しながら光学グレーティングを移動す
ることにより達成できる。
折を減少する際の問題点は、いくつかの面では異なった
ものである。まず第１にクロストークを減少する際の全
露出時間は、後者の複屈折を減少する際のそれよりも短
く、その理由はクロストークは通常小さいものだからで
ある。第２に前者の問題は、より高い解像度を必要とす
る。 Ｕ1 ＝λ1 ／λp 実際に下記の所定の値に対応する収差成分を効率良く修
正するためには、Ｗy ＜Ｗ／４Ｕ1 となることが必要で
ある。ここでＷは、ｙ軸に沿った導波路間の最小スペー
スを表す。そのために必要とされる幅Ｗy は、４Ｕ1 が
１に近くなると小さくなる（Ｗに近づく）。最も重要な
収差は、伝送係数のメインローブに近接したものであ
り、これら重要な収差にとっては、上記の条件を満たす
ことは必ずしも難しいことではない。一方、４Ｕ1 が小
さくない場合には、図６に示されるようにビーム幅Ｗy
のスリットを介して照射ビームを送ることによりビーム
幅の必要な値を正確に生成することができて有利であ
る。このような構成を用いることにより照射ビームと光
学グレーティングとの間の相対的な動きは、照射ビーム
とスリットを固定しながら光学グレーティングを移動す
ることにより達成できる。
【００３１】複屈折を減少することとクロストークを減
少することとの差異の点からは、それぞれに対して異な
る放射ステップを採用することである。例えば、単一の
走査で導波路を照射する代わりに、各走査が特定の修正
を与えるように導波路を２度以上走査するのが望まし
い。
少することとの差異の点からは、それぞれに対して異な
る放射ステップを採用することである。例えば、単一の
走査で導波路を照射する代わりに、各走査が特定の修正
を与えるように導波路を２度以上走査するのが望まし
い。
【００３２】露光効率に影響を及ぼす重要なパラメータ
は、光学グレーティングにより吸収される照射ソースか
らのトータルパワーの一部である。通常シリカの吸収係
数は、照射ビームの波長とシリカの成分により変化す
る。一般的にはこの吸収度は低い。そのため図５に示さ
れるようなスリットからの複数回の反射を採用して本発
明の製造方法の効率を高めることができる。図６に示さ
れるように、スリットを通した放射は、グレーティング
で反射されその後スリットを通過し、そして導波路によ
り吸収される。
は、光学グレーティングにより吸収される照射ソースか
らのトータルパワーの一部である。通常シリカの吸収係
数は、照射ビームの波長とシリカの成分により変化す
る。一般的にはこの吸収度は低い。そのため図５に示さ
れるようなスリットからの複数回の反射を採用して本発
明の製造方法の効率を高めることができる。図６に示さ
れるように、スリットを通した放射は、グレーティング
で反射されその後スリットを通過し、そして導波路によ
り吸収される。
【００３３】露光の正確さと露光条件を改善するため
に、図７に示されるようなマスク１０１が用いられる。
多くの応用においての関心事は、２つのサイドローブで
ある。実際には、これら２つのサイドローブを特定のレ
ベル以下に保つために必要とされる精度に製造プロセス
を制御することは困難なことである。かくして、これら
サイドローブを減少するためには、マスクの使用が重要
である。このマスクは、露出されたストリップ１０３の
パターンを生成するよう作られており、このストリップ
１０３は、数式６により特定された周期性を生成するよ
う構成されている。各ストリップ１０３は、式６により
示される最大値でもって配置されるような透明な領域で
ある。このようにして望ましい補償は、導波路をマスク
でカバーし、グレーティング全体を照射することにより
得られる。かくしてこのマスクは、シヌソイド状に導入
された位相シフトを近似する周期的変動を生成する。
に、図７に示されるようなマスク１０１が用いられる。
多くの応用においての関心事は、２つのサイドローブで
ある。実際には、これら２つのサイドローブを特定のレ
ベル以下に保つために必要とされる精度に製造プロセス
を制御することは困難なことである。かくして、これら
サイドローブを減少するためには、マスクの使用が重要
である。このマスクは、露出されたストリップ１０３の
パターンを生成するよう作られており、このストリップ
１０３は、数式６により特定された周期性を生成するよ
う構成されている。各ストリップ１０３は、式６により
示される最大値でもって配置されるような透明な領域で
ある。このようにして望ましい補償は、導波路をマスク
でカバーし、グレーティング全体を照射することにより
得られる。かくしてこのマスクは、シヌソイド状に導入
された位相シフトを近似する周期的変動を生成する。
【図１】従来の光学周波数ルーティング素子を表す図
【図２】本発明の方法により照射装置により照射される
光学グレーティングを表す図
光学グレーティングを表す図
【図３】従来の周波数ルーティング素子の一部である光
学グレーティングにより生成される伝送スペクトルを表
す図
学グレーティングにより生成される伝送スペクトルを表
す図
【図４】（ａ）複屈折を補償するために用いられる図２
に示された照射装置の走査時間を表すグラフで、（ｂ）
は位相エラーに起因する複屈折と収差の両方を補償する
ために用いられる走査時間を表す図
に示された照射装置の走査時間を表すグラフで、（ｂ）
は位相エラーに起因する複屈折と収差の両方を補償する
ために用いられる走査時間を表す図
【図５】光学グレーティングに到達する前に光ビームが
通過するスリットを用いた他の実施例を表す図
通過するスリットを用いた他の実施例を表す図
【図６】図５に示したスリットと光学グレーティングの
拡大断面図で、効率を上げるためにグレーティングによ
り複数の反射が吸収されている状態を表す図
拡大断面図で、効率を上げるためにグレーティングによ
り複数の反射が吸収されている状態を表す図
【図７】必要とされるシヌソイド状の位相シフトを近似
する周期的変動を生成するために光学グレーティング上
に配置されるマスクを表す図
する周期的変動を生成するために光学グレーティング上
に配置されるマスクを表す図
２i 入力ポート ４k 出力ポート ３０ 出力導波路 ３２ 光学グレーティング ３３ 入力サークル ３４ 入力導波路 ３５ 出力サークル ３９ 導波路 ４６ 自由空間領域 ９５ 入力サークル ９７ 出力サークル ９８ 自由空間領域 １０１ マスク １０３ ストリップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベンジャミン アーヴィン グリーン アメリカ合衆国，07090 ニュージャージ ー，ウェストフィールド，ハリソン アヴ ェニュー 402 (72)発明者 トーマス エー．ストラッサー アメリカ合衆国，07928 ニュージャージ ー，チャタム，リヴァー ロード 420, アパートメント ケー−３ (72)発明者 シンシア アン ヴォルカート アメリカ合衆国，07974 ニュージャージ ー，マーレイ ヒル，バーリントン ロー ド 17
Claims (20)
- 【請求項１】 複数の導波路を有する光学グレーティン
グ内を伝播する光信号のＴＥモードとＴＭモードの間の
複屈折に起因する固有の極性シフトを減少する方法にお
いて、 （Ａ）固有の極性シフトを減少させる補償用極性シフト
を生成するために前記光学グレーティングの複数の導波
路を異なる時間だけ照射するステップを有することを特
徴とする光学グレーティング内の固有極性シフトの減少
方法。 - 【請求項２】 前記補償用極性シフトは、前記固有の極
性シフトをほぼ除去することを特徴とする請求項１の方
法。 - 【請求項３】 前記補償用極性シフトは、前記導波路内
に導入された差分位相シフトから生成され、 （Ｂ）隣接する導波路対の間の前記差分差分位相シフト
の差がほぼ等しくなるように照射時間を選択するステッ
プをさらに有することを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項４】 前記（Ａ）のステップは、導波路毎に異
なる走査速度でもって導波路に照射ビームを走査するこ
とにより光学グレーティングを照射するステップを含む
ことを特徴とする請求項３の方法。 - 【請求項５】 （Ｃ）最短の導波路から最長の導波路ま
で照射ビームを走査する際に走査速度を減少するステッ
プを含むことを特徴とする請求項４の方法。 - 【請求項６】 前記照射ビームの走査方向の幅は、光学
グレーティングを構成する導波路の全数の１／５と隣接
する導波路の間の距離の乗算値以下であることを特徴と
する請求項４の方法。 - 【請求項７】 前記（Ａ）の照射ステップの後、 （Ｄ）補償用極性シフトが安定値になるまで光学グレー
ティングをアニールするステップをさらに有することを
特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項８】 前記（Ａ）の照射ステップと同時に、 （Ｅ）光学グレーティングをアニールするステップをさ
らに有することを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項９】 前記（Ｅ）のアニールステップは、１０
０℃−２５０℃の温度範囲で行うことを特徴とする請求
項７または８の方法。 - 【請求項１０】 （Ｆ）補償用極性シフトが固有の極性
シフトを除去する以上に導波路を過剰に照射するステッ
プと （Ｇ）前記補償用極性シフトが固有の極性シフトをほぼ
除去する安定値に減衰するまで光学グレーティングをア
ニールするステップとをさらに有することを特徴とする
請求項１の方法。 - 【請求項１１】 前記補償用極性シフトは、導波路内に
導入された差分位相シフトから生成され、前記補償用極
性シフトの安定値は、前記隣接する導波路対の間の差分
位相シフトの差がほぼ等しくなるよう選択されることを
特徴とする請求項１０の方法。 - 【請求項１２】 位相エラーにより生成される伝送スペ
クトル収差を減少するためにさらに追加の時間導波路を
照射するステップをさらに含むことを特徴とする請求項
１の方法。 - 【請求項１３】 前記追加の時間は、導波路に沿ってシ
ヌソイド状に変化する導入位相シフトを導波路に与える
ことを特徴とする請求項１２の方法。 - 【請求項１４】 前記導入位相シフトは、光学グレーテ
ィングの伝送スペクトル内に現れるサイドローブの振幅
を最小にするよう選択された位相でもって、シヌソイド
状に変化することを特徴とする請求項１３の方法。 - 【請求項１５】 （Ａ）少なくとも１つの入力導波路
と、 （Ｂ）前記１つの入力導波路に接続される第１の自由空
間領域と、 （Ｃ）前記第１の自由空間領域に接続される第１の複数
の導波路と、 （Ｄ）前記第１の複数の導波路に接続され複数の不等長
の導波路からなる光学グレーティングと、 （Ｅ）前記光学グレーティングに接続される第２の複数
の導波路と、 （Ｆ）前記第２の複数の導波路に接続される第２の自由
空間領域と、 （Ｇ）前記第２の自由空間領域に接続される少なくとも
１つの出力導波路と、からなり、 前記光学グレーティングは、複屈折に起因する固有の極
性シフトと照射に起因する補償用極性シフトからなる正
味極性シフトを与えるよう構成され、 前記補償用極性シフトは、前記固有の極性シフトを除去
することを特徴とする光学装置。 - 【請求項１６】 複数の導波路を有する光学グレーティ
ング内を伝播する光信号のＴＥモードとＴＭモードの間
の複屈折に起因する固有の極性シフトを減少する方法に
おいて、 （Ａ）固有の極性シフトを減少させる補償用極性シフト
を生成するために前記光学グレーティングの複数の導波
路を空間的に不均一の照射量でもって照射するステップ
を有することを特徴とする光学グレーティング内の固有
極性シフトの減少方法。 - 【請求項１７】 前記空間的に不均一な照射量は、導波
路毎に異なる走査速度でもって導波路にほぼ一定の強度
の照射ビームを走査することにより得られることを特徴
とする請求項１６の方法。 - 【請求項１８】 前記複数の導波路は、コアとクラッド
層とを有し、 前記（Ａ）の照射ステップは、 （Ｂ）クラッド内に高密度化をもたらすような照射エネ
ルギを選択するステップと、 （Ｃ）複屈折を減少させるために前記照射エネルギに等
しいエネルギを有する照射量でもって導波路を照射する
ステップとからなることを特徴とする請求項１６の方
法。 - 【請求項１９】 前記（Ｂ）の選択するステップは、ク
ラッド内に少なくとも０．１％−０．５％の高密度化
（compaction）を引き起こすのに充分な照射エネルギを
選択するステップを含むことを特徴とする請求項１８の
方法。 - 【請求項２０】 （Ｄ）シヌソイド状に導入された位相
シフトを近似する周期的変動を生成する為に光学グレー
ティングにマスクを挿入するステップをさらに有するこ
とを特徴とする請求項１３の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US396031 | 1995-02-28 | ||
| US08/396,031 US5625723A (en) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | Method for reducing birefringence in optical gratings |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08304651A true JPH08304651A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=23565555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8031624A Pending JPH08304651A (ja) | 1995-02-28 | 1996-02-20 | 光学グレーティング内の固有極性シフトの減少方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5625723A (ja) |
| EP (1) | EP0730170A3 (ja) |
| JP (1) | JPH08304651A (ja) |
| KR (1) | KR960032794A (ja) |
| AU (1) | AU4568796A (ja) |
| CA (1) | CA2165712A1 (ja) |
| MX (1) | MX9600727A (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2870499B2 (ja) * | 1996-08-02 | 1999-03-17 | 日立電線株式会社 | 光波長合分波器 |
| US6094285A (en) * | 1996-12-04 | 2000-07-25 | Trw Inc. | All optical RF signal channelizer |
| US6049644A (en) * | 1997-05-13 | 2000-04-11 | Lucent Technologies Inc. | Optical routing device having a substantially flat passband |
| US5920663A (en) * | 1997-12-24 | 1999-07-06 | Lucent Technologies Inc. | Optical waveguide router with controlled transmission characteristics |
| US6442311B1 (en) | 1999-07-09 | 2002-08-27 | Agere Systems Guardian Corp. | Optical device having modified transmission characteristics by localized thermal treatment |
| US6356681B1 (en) * | 1999-07-09 | 2002-03-12 | Corning Incorporated | Method and apparatus for trimming the optical path length of optical fiber components |
| KR100303284B1 (ko) | 1999-07-28 | 2001-11-01 | 윤종용 | 편광 의존성이 적은 장주기 광섬유 격자 제작 장치 및 그에 의해 제작된 장주기 광섬유 격자 |
| EP1076252A1 (de) | 1999-08-13 | 2001-02-14 | Alcatel | Getrimmtes integriertes optisches Vielstrahlinterferometer |
| US6400509B1 (en) | 2000-04-07 | 2002-06-04 | Zolo Technologies, Inc. | Apparatus and method for the reduction of polarization sensitivity in diffraction gratings used in fiber optic communications devices |
| US6711311B2 (en) | 2000-04-20 | 2004-03-23 | Jds Uniphase Inc. | Polarization beam splitter or combiner |
| US6643441B1 (en) * | 2000-08-29 | 2003-11-04 | Agere Sytems Inc. | Optoelectronic device having a direct patch mask formed thereon and a method of manufacture therefor |
| GB0106014D0 (en) * | 2001-03-12 | 2001-05-02 | Kymata Ltd | Arrayed waveguide grating |
| US6865304B1 (en) * | 2001-10-25 | 2005-03-08 | Lightwave Microsystems Corporation | Laser written waveguide polarization swapper |
| US6778750B2 (en) * | 2002-06-26 | 2004-08-17 | Intel Corporation | Polarization-insensitive planar lightwave circuits and method for fabricating the same |
| WO2005037355A1 (en) | 2003-10-17 | 2005-04-28 | Resmed Limited | Methods and apparatus for heart failure treatment |
| CN100376908C (zh) * | 2006-04-24 | 2008-03-26 | 浙江大学 | 一种偏振非敏感的阵列波导光栅 |
| US8590675B2 (en) | 2008-08-14 | 2013-11-26 | Wabco Radbremsen Gmbh | Disk brake and adjusting device for a disk brake |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH0718964B2 (ja) * | 1987-06-29 | 1995-03-06 | 日本電信電話株式会社 | 集積光デバイスおよびその製造方法 |
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| JPH04113302A (ja) * | 1990-09-03 | 1992-04-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 導波型光回路およびその製造方法 |
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| US5104209A (en) * | 1991-02-19 | 1992-04-14 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of Communications | Method of creating an index grating in an optical fiber and a mode converter using the index grating |
| US5136671A (en) * | 1991-08-21 | 1992-08-04 | At&T Bell Laboratories | Optical switch, multiplexer, and demultiplexer |
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| US5506925A (en) * | 1995-02-28 | 1996-04-09 | At&T Corp. | Radiolytic modification of birefringence in silica planar waveguide structures |
-
1995
- 1995-02-28 US US08/396,031 patent/US5625723A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-12-20 CA CA002165712A patent/CA2165712A1/en not_active Abandoned
-
1996
- 1996-02-20 JP JP8031624A patent/JPH08304651A/ja active Pending
- 1996-02-21 EP EP96301150A patent/EP0730170A3/en not_active Withdrawn
- 1996-02-22 AU AU45687/96A patent/AU4568796A/en not_active Abandoned
- 1996-02-23 MX MX9600727A patent/MX9600727A/es unknown
- 1996-02-27 KR KR1019960004722A patent/KR960032794A/ko not_active Application Discontinuation
Also Published As
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|---|---|
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