JPH10186151A - 光導波路型素子および光導波路型素子の位相調整方法 - Google Patents

光導波路型素子および光導波路型素子の位相調整方法

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JPH10186151A
JPH10186151A JP8341195A JP34119596A JPH10186151A JP H10186151 A JPH10186151 A JP H10186151A JP 8341195 A JP8341195 A JP 8341195A JP 34119596 A JP34119596 A JP 34119596A JP H10186151 A JPH10186151 A JP H10186151A
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JP
Japan
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optical waveguide
light
core
phase
polysilane
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JP8341195A
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English (en)
Inventor
Kenji Yokoyama
健児 横山
Takuji Yoshida
卓史 吉田
Koichi Arishima
功一 有島
Takeshi Sukegawa
健 助川
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 位相調整機能を特には備えていない従来型の
光導波路型素子を用いて容易に作製することができ、簡
易かつ低エネルギーで広範囲に位相調整することができ
る構造の光導波路型素子とその位相調整方法を提供す
る。 【解決手段】 基板上に形成された位相調整機能を特に
は備えていない従来型の光導波路型素子の基板上に光を
導波するコアを横切るように切り込み溝を形成し、その
切り込み溝内に有機ポリシランを充填する。位相調整に
あたっては、前記溝部分に紫外光を照射する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信分野で用い
られる位相調整機能を有する光導波路型素子およびその
位相調整方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光カップラ、光合分波器等で代表される
光導波路型素子は、光通信システムにおける重要な鍵デ
バイスとして期待され、実用化へ向けた研究開発が活発
に行われている。ここで用いられる光カップラにおける
分岐比や、マッハツェンダー(MZ)素子やアレー光導
波路格子(AWG)における光の位相は、導波路型素子
の設計によって決められている。しかし、現実的には設
計された導波路型素子を、設計値通りに精度良く作製す
ることは難しく、したがって作製後に位相調整する必要
が生ずる。
【0003】このような要求に対して、従来から行われ
てきた位相調整方法としては、以下に挙げた5つの方法
が報告されている。
【0004】(i) 光導波路上部に形成したカルコゲ
ナイトガラスを化学エッチングによりその一部を取り除
くことによって、方向性結合器の結合長を変化させ、分
岐比を調整する方法(ミカミ、ゼンブツ著、アプライド
フィジックス レター、1979年、35巻、38頁
〜40頁)。
【0005】(ii) 光導波路の下地基板上に形成した
SiON膜の屈折率をCO2 レーザー光照射で変化さ
せ、方向性結合器の分岐比を調整する方法(グレイン、
ミューラー著、ジャーナル ライトウエーブテクノロジ
ー、1991年、9巻、1626頁〜1629頁)。
【0006】(iii ) 光導波路の上部に形成したアモ
ルファスシリコン(a−Si)膜にレーザー光を照射し
て該a−Si膜の一部を多結晶化することにより、該a
−Si膜の構造的応力を緩和させ、これにより位相調整
を図る方法(カワチ著、オプティカル アンド クォン
タム エレクトロニクス、1990年、22巻、391
頁〜416頁)。
【0007】(iv) コアにエキシマレーザー等の高エ
ネルギー紫外(UV)光を照射して、コアの屈折率を変
化させることにより、位相調整する方法(ヒビノ、ア
ベ、ヤマダ、オオモリ、ビロデュー、マーロー、ヒル
著、エレクトロニクス レター、1993年、29巻、
621頁〜623頁)。
【0008】(v) 光導波路に薄膜ヒーターを取付
け、この薄膜ヒーターにより光導波路を加熱して、熱に
よる光導波路の屈折率変化(熱光学効果)を生じさせる
ことにより、位相調整する方法(ヤマダ、タカダ、イノ
ウエ、ヒビノ、ホリグチ著、エレクトロニクス レタ
ー、1995年31巻、360頁〜361頁)。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の位相調整方
法は、いずれも、調整するために、複雑な光導波路構造
を余儀なくされたり、屈折率変化材料の材質を大幅に変
化させることが必要であった。または、位相調整のため
に炭酸ガスレーザやエキシマレーザ等の高エネルギー光
を照射できる大型で高価な光源が必要であった。
【0010】このように、従来の位相調整方法には、大
量生産等の実用性に適していないという問題点があっ
た。
【0011】本発明は、前記従来の事情に鑑みてなされ
たものであり、その課題は、位相調整機能を特には備え
ていない従来型の光導波路型素子を用いて容易に作製す
ることができ、簡易かつ低エネルギーで広範囲に位相調
整することができる構造の光導波路型素子とその位相調
整方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本願発明の第1の発明
は、基板上に形成された位相調整機能を特には備えてい
ない従来型の光導波路型素子を用いて、基板上に光を導
波するコア部を横切るように切り込み溝を形成し、その
切り込み溝内に有機ポリシランを充填したことを特徴と
する。
【0013】本願発明の第2の発明は、前記第1の発明
の光導波路素子において、溝に充填される有機ポリシラ
ンが、一般構造式(R12 Si)x (R1 ,R2 はア
ルキル基、アリール基、アルコキシル基、アリル基、水
酸基、ハロゲン、ハロゲン化アルキル基またはハロゲン
化フェニル基)で示されることを特徴とする。
【0014】本願発明の第3の発明は、前記第1の発明
の光導波路素子の位相調整方法に関するもので、前記光
導波路素子の屈折率変化材料として、容易に光分解しそ
の屈折率を大きく変化させ得る有機ポリシランを用い、
この有機ポリシランを前記光導波路素子のコアを横切る
溝に充填し、この溝部分に低エネルギーのUV光を照射
して、溝内の有機ポリシランの屈折率を変化させ、もっ
て導波光の光路長を変化させることにより、光導波路の
位相調整を行うことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図1は本発明の請求項1に対応する図面で
あって、基板1上に形成された位相調整機能を特には備
えていない従来型のコア3と下部クラッド2および上部
クラッド4を有する光導波路型素子を用いて、基板1上
の光を導波するコア3を横切るように、基板1上のクラ
ッド層2、4およびコア3からなる積層に切り込み溝5
を形成し、その切り込み溝5内に有機ポリシラン6を充
填した本発明の光導波路型素子を示している。
【0016】(実施形態例1)実施形態例1で用いた非
対称型MZ素子の平面構成図を図2に示す。光導波路3
a、3bの一方のアーム3aに幅20μm、深さ49.
4μmの切れ込み溝5をダイシングソーを用いて形成し
た。この溝5への有機ポリシランの埋め込みは、有機ポ
リシランを溶解させたTHF溶液を溝5に流しこみ、こ
れを減圧乾燥し、光導波路上部の薄膜をアセトンで拭き
取った後、加熱乾燥(70℃、3時間)させることによ
り、行った。溝5を中心とする光導波路の概念図は、図
1に見られるものと類似する。
【0017】溝5の埋め込みに用いた有機ポリシラン
は、ポリ(メチルフェニルシラン)であって、対応する
二置換ジクロロシランをナトリウム存在下でトルエン中
で還流して重合した。この有機ポリシランの屈折率
(1.55μm)は、該有機ポリシランをSi基板上に
スピンコートして膜(3μm)を形成し、この膜のプリ
ズムカップラー法から求めた。この埋め込み有機ポリシ
ランによる光導波路の位相変化は、光導波路に1545
〜1555nmの光(50μW)を入力し、溝5部分へ
のUV光照射による出力光変化から算出した。光分解用
UV光源としては、水銀キセノンランプ(200W;K
enko UVF−202S)を用いた。
【0018】図3には、前記溝5の埋め込み材料に用い
たポリ(メチルフェニルシラン)の膜(0.3μm)の
UV光照射による吸収変化を示す。UV光照射により有
機ポリシランの光分解が起こり、Si−Si結合の切断
とシロキサン結合の生成による長波長吸収帯の消失が観
測された。この吸収帯の消失は膜上部から順次光分解で
きることを意味し、厚膜の光分解には有利となる。
【0019】図4には、光分解による屈折率変化を示
す。分解に伴って屈折率が低下し、屈折率変化Δnは−
0.1程度であった。この値は、大きな屈折率変化をお
こす色素分散系高分子と比較して、5倍以上である。例
えば、ジエチルアミノベンズアルデヒドジフェニルヒド
ラゾンをポリメチルメタクリレートに50wt%分散し
たものの屈折率変化Δnは、−0.02である。したが
って、有機ポリシランが位相調整材料として適している
ことが、図4から明らかである。また、この有機ポリシ
ランにおいて、光分解を始めるUV光エネルギー(臨界
UV光強度)は、色素分散系高分子の50分の1程度で
あった。
【0020】図5、図6には、溝5にポリ(メチルフェ
ニルシラン)を埋め込み、溝5部分にUV光を照射した
場合の光導波路の出力光強度変化を示す。図5は、入力
波長に対する出力強度をプロットしたもので、光分解に
よるシフトを示している。また、図6は、1.55μm
光を入力した場合のUV光照射による出力光変化を示し
ている。図5のa,b,c,d,eと図6のa,b,
c,d,eとはそれぞれ対応する。UV光を約5分間照
射したところから徐々に分解に伴う対称的な出力(位
相)変化が観測され、UV光照射を止めると、位相も一
定の値を示した。このとき熱の発生による位相変動は見
られなかった。
【0021】以上の結果は、有機ポリシランを光導波路
の切り込み溝に埋め込むことにより、安定した位相調整
が可能であることを示している。位相の変化は50分間
のUV光照射によりほぼ飽和し、位相変化Δφ=177
°(1.55μm)、屈折率変化Δn=−0.038、
Loss=4.5dBが得られた。
【0022】これらの結果は、ポリ(メチルフェニルシ
ラン)に限ったものではなく、他の各種側鎖を有した有
機ポリシランにおいても同様な特性が観測された。ま
た、同様な切れ込み溝をアレー光導波路格子(AWG)
に形成し、位相調整を行ったところ、同様に位相調整可
能であった。
【0023】(実施形態例2)有機ポリシランとしてポ
リ(メチルフェニルシラン)を用い、光導波路として実
施形態例1と同様な非対称MZ素子を用い、切り込み溝
5の幅および切り込み溝5の数を変化させて、同様な位
相調整を行った。その結果を表1にまとめる。表1に見
るように、切り込み溝幅、溝数に応じた良好な位相調整
特性が観測された。また、これら得られた値は、溝を斜
めに切る等の切り込み方法の変形によって、改良するこ
とが可能である。
【0024】
【表1】
【0025】(実施形態例3)表2に各種側鎖を有する
有機ポリシランを用いた場合の位相調整の結果を示す。
光導波路としては実施形態例1と同様な非対称MZ素子
を用いた。切り込み溝5の幅はいずれも20μmで実施
した。側鎖によって多少の違いが見られるが、いずれも
良好な位相調整特性を示した。
【0026】
【表2】
【0027】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、位相調
整機能を特には備えていない従来型の光導波路型素子を
用いて容易に作製することができ、簡易かつ低エネルギ
ーで広範囲に位相調整することができる構造の光導波路
型素子とその位相調整方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】コア部を横切る切り込み溝に有機ポリシランが
充填された光導波路型素子の概略構成図である。
【図2】実験に用いた非対称型MZ素子の平面構成図で
あり、一方のアームに幅20μm、深さ49.4μmの
切れ込み溝をダイシングソーを用いて形成した構造の素
子である。
【図3】本発明において溝に埋め込む有機ポリシランと
して好適なポリ(メチルフェニルシラン)の水銀キセノ
ンランプ(200W;Kenko UVF−202S)
照射による吸収変化を示すグラフである。
【図4】前記ポリ(メチルフェニルシラン)の水銀キセ
ノンランプ(200W;Kenko UVF−202
S)照射による屈折率変化を示す図である。
【図5】コアを横切る溝にポリ(メチルフェニルシラ
ン)を埋め込んだ非対称型MZ素子のUV光照射による
出力光強度変化を示すグラフであり、入力波長に対する
出力強度プロットの光分解によるシフトを示している。
【図6】コアを横切る溝にポリ(メチルフェニルシラ
ン)を埋め込んだ非対称型MZ素子のUV光照射による
出力光強度変化を示すグラフであり、1.55μm光を
入力した場合のUV光照射による出力光変化を示してい
る。
【符号の説明】
1 基板 2 下部クラッド 3 コア 4 上部クラッド 5 切り込み溝 6 有機ポリシラン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 助川 健 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に形成された光を導波するコア
    と、該コアの周りに配置され該コアより屈折率の低いク
    ラッドとを有してなり、 前記基板上には前記コアを光の導波方向に対して横切る
    切り込み溝が形成され、該切り込み溝内に有機ポリシラ
    ンが充填されていることを特徴とする光導波路型素子。
  2. 【請求項2】 前記有機ポリシランが一般構造式(R1
    2 Si)x (R1,R2 はアルキル基、アリール基、
    アルコキシル基、アリル基、水酸基、ハロゲン、ハロゲ
    ン化アルキル基またはハロゲン化フェニル基)で示され
    ることを特徴とする請求項1記載の光導波路型素子。
  3. 【請求項3】 前記請求項1に記載の光導波路型素子の
    位相調整方法であって、 前記光導波路型素子の切り込み溝に充填された有機ポリ
    シランに紫外光(UV光)を照射して前記有機ポリシラ
    ンの屈折率を変化させることにより、該光導波路型素子
    を導波する光の位相調整を行うことを特徴とする光導波
    路型素子の位相調整方法。
JP8341195A 1996-12-20 1996-12-20 光導波路型素子および光導波路型素子の位相調整方法 Pending JPH10186151A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2005114278A1 (ja) * 2004-05-21 2008-03-27 松下電器産業株式会社 屈折率分布型光学部材、屈折率分布型光学部材の製造方法、光モジュール、および光モジュールの製造方法
US7496256B2 (en) 2006-08-04 2009-02-24 Keio University Diffraction grating and dispersion compensation circuit
JP2020027128A (ja) * 2018-08-09 2020-02-20 日本電信電話株式会社 光導波路デバイスを透過する信号光の透過波長を調整する方法

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US11960152B2 (en) 2018-08-09 2024-04-16 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Method for adjusting transmitted wavelength of signal light transmitted through optical waveguide device

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