JPH10246899A - 導波型光回路 - Google Patents
導波型光回路Info
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- JPH10246899A JPH10246899A JP5007297A JP5007297A JPH10246899A JP H10246899 A JPH10246899 A JP H10246899A JP 5007297 A JP5007297 A JP 5007297A JP 5007297 A JP5007297 A JP 5007297A JP H10246899 A JPH10246899 A JP H10246899A
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- JP
- Japan
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- waveguide
- phase shifter
- optical
- path length
- trimming
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 駆動用位相シフターでトリミング処理を施す
ことを回避し、長期信頼性の優れた高位相精度光回路を
提供することを目的とするものである。 【解決手段】 基板１上に光導波路を用いて形成され
る、２個の方向性結合器と位相シフターで構成される２
入力２出力のマッハツェンダー干渉計を含む導波型光回
路に於いて、前記２個の方向性結合器１３を連結してい
る２本の導波路の一方に駆動用位相シフター１４を装荷
し、他方の導波路にトリミング用位相シフター１５を装
荷し、且つ駆動用位相シフター１４が装荷されている側
の導波路の光路長を所望の値から作製誤差により生じる
光路長誤差のバラツキ量程度長く設計したことを特徴と
する。
ことを回避し、長期信頼性の優れた高位相精度光回路を
提供することを目的とするものである。 【解決手段】 基板１上に光導波路を用いて形成され
る、２個の方向性結合器と位相シフターで構成される２
入力２出力のマッハツェンダー干渉計を含む導波型光回
路に於いて、前記２個の方向性結合器１３を連結してい
る２本の導波路の一方に駆動用位相シフター１４を装荷
し、他方の導波路にトリミング用位相シフター１５を装
荷し、且つ駆動用位相シフター１４が装荷されている側
の導波路の光路長を所望の値から作製誤差により生じる
光路長誤差のバラツキ量程度長く設計したことを特徴と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信分野等で用
いる単一モード光導波路を用いた光回路に関するもので
あり、更に詳細には、作製時の光路長誤差を後処理によ
って恒久的に補正（トリミング）することにより、光回
路の動作時に光路長誤差を補償するためのバイアス電力
が不要になる光回路に関するものである。
いる単一モード光導波路を用いた光回路に関するもので
あり、更に詳細には、作製時の光路長誤差を後処理によ
って恒久的に補正（トリミング）することにより、光回
路の動作時に光路長誤差を補償するためのバイアス電力
が不要になる光回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、動画像等の高ビットレート通信を
含むマルチメディア通信の普及の高まりに伴い、通信網
の大容量化と同時に高度化・高機能化が強く求められて
いる。この実現に光通信技術が重要な役割を果たす事は
疑いのない状況になってきており、既に中継通信網にお
いては大半の通信回線が光ファイバー通信に置き換わっ
ている。現在敷設されている光通信網は、個別にノード
間を結ぶポイント−ポイントの光通信であるが、今後は
更に、アクセス網を加えた複数のノード間を電気信号に
変換することなく光信号のままで結ぶ網構造の光通信網
に発展させる事が望まれてきている。
含むマルチメディア通信の普及の高まりに伴い、通信網
の大容量化と同時に高度化・高機能化が強く求められて
いる。この実現に光通信技術が重要な役割を果たす事は
疑いのない状況になってきており、既に中継通信網にお
いては大半の通信回線が光ファイバー通信に置き換わっ
ている。現在敷設されている光通信網は、個別にノード
間を結ぶポイント−ポイントの光通信であるが、今後は
更に、アクセス網を加えた複数のノード間を電気信号に
変換することなく光信号のままで結ぶ網構造の光通信網
に発展させる事が望まれてきている。
【０００３】この光通信システムに必要なキー部品とし
ては、光増幅器・光分岐結合器・光合分波器・光スイッ
チ等がある。中でも、光スイッチや光合分波器は光クロ
スコネクト装置に代表される光回線切換装置などに使わ
れる重要な部品の一つである。様々な形態の光部品の中
で、導波路型光部品は、量産性・小型化等の面で優れた
光部品として期待されている。中でも、シリコン基板上
に作製される石英系光導波路は、低損失であり安定性及
び光ファイバーとの整合性に優れているといった特徴を
有し、実用的な光回路を構成する光導波路の最有力実現
手段として注目されている。
ては、光増幅器・光分岐結合器・光合分波器・光スイッ
チ等がある。中でも、光スイッチや光合分波器は光クロ
スコネクト装置に代表される光回線切換装置などに使わ
れる重要な部品の一つである。様々な形態の光部品の中
で、導波路型光部品は、量産性・小型化等の面で優れた
光部品として期待されている。中でも、シリコン基板上
に作製される石英系光導波路は、低損失であり安定性及
び光ファイバーとの整合性に優れているといった特徴を
有し、実用的な光回路を構成する光導波路の最有力実現
手段として注目されている。
【０００４】図２に、今回の発明の対象の一例である２
×２光スイッチの例を示す。図２（ａ）は上述の光回路
の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’線に沿っ
た断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿っ
た断面図である。図中、１はシリコン基板、２はクラッ
ド層３に埋め込まれた石英系ガラスからなるコア部、３
は石英系ガラスからなるクラッド層、１４，１５はコア
部２上部のクラッド層３の表面に形成された薄膜ヒータ
である。
×２光スイッチの例を示す。図２（ａ）は上述の光回路
の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’線に沿っ
た断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿っ
た断面図である。図中、１はシリコン基板、２はクラッ
ド層３に埋め込まれた石英系ガラスからなるコア部、３
は石英系ガラスからなるクラッド層、１４，１５はコア
部２上部のクラッド層３の表面に形成された薄膜ヒータ
である。
【０００５】この２×２光スイッチは、２個の３ｄＢ方
向性結合器１３と薄膜ヒータ１４，１５で構成されたマ
ッハツェンダー光干渉計回路になっている。２個の方向
性結合器１３を結んでいる２本の導波路の光路長差｜Δ
Ｌopt｜は、用途に応じ、ゼロ（｜ΔＬopt｜＝０）若し
くは信号光波長の２分の１（｜Ｌo pt｜＝λ／２）など
に設計されている。図２（ａ）は｜ΔＬopt｜＝０の時
の構成を示している。
向性結合器１３と薄膜ヒータ１４，１５で構成されたマ
ッハツェンダー光干渉計回路になっている。２個の方向
性結合器１３を結んでいる２本の導波路の光路長差｜Δ
Ｌopt｜は、用途に応じ、ゼロ（｜ΔＬopt｜＝０）若し
くは信号光波長の２分の１（｜Ｌo pt｜＝λ／２）など
に設計されている。図２（ａ）は｜ΔＬopt｜＝０の時
の構成を示している。
【０００６】以下に、スイッチング動作を説明する。光
路長差がゼロに設計される場合、薄膜ヒータ１４に無通
電のときは（クロス状態、ＯＦＦ時）、公知の干渉原理
により、入力導波路端１１ｂから入った信号光は出力導
波路端１２ａへ伝搬し、入力導波路端１１ａから入った
信号光は出力導波路端１２ｂに伝搬する。一方の薄膜ヒ
ータ１４（駆動用位相シフター）ヘ通電して（バー状
態、ＯＮ時）、前記の光路長差を熱光学効果により信号
光波長の２分の１相当分変化させると、入力導波路端１
１ｂから入った信号光は出力導波路端１２ｂへ導かれ、
入力導波路端１１ａから入った信号光は出力導波路端１
２ａへ導かれる。光路長差が信号光波長の２分の１に設
計されている場合は、クロス／バーが入れ替わった状態
として動作する。
路長差がゼロに設計される場合、薄膜ヒータ１４に無通
電のときは（クロス状態、ＯＦＦ時）、公知の干渉原理
により、入力導波路端１１ｂから入った信号光は出力導
波路端１２ａへ伝搬し、入力導波路端１１ａから入った
信号光は出力導波路端１２ｂに伝搬する。一方の薄膜ヒ
ータ１４（駆動用位相シフター）ヘ通電して（バー状
態、ＯＮ時）、前記の光路長差を熱光学効果により信号
光波長の２分の１相当分変化させると、入力導波路端１
１ｂから入った信号光は出力導波路端１２ｂへ導かれ、
入力導波路端１１ａから入った信号光は出力導波路端１
２ａへ導かれる。光路長差が信号光波長の２分の１に設
計されている場合は、クロス／バーが入れ替わった状態
として動作する。
【０００７】この石英系光導波路を用いた２×２光スイ
ッチは、図３に示した方法により作製される。まず、図
３（ａ）に示すシリコン基板１上に火炎加水分解反応堆
積技術により、図３（ｂ）に示すように、下部クラッド
層４と導波路コア層６を形成する。次に、図３（ｃ）に
示すように、後に導波路コア２となる部分のみを残し、
不要な部分を反応性イオンエッチング技術により除去す
る。引き続き、図３（ｄ）に示すように、再び、火炎加
水分解反応堆積技術により上部クラッド層５を形成し、
最後に、図３（ｅ）に示すように、真空蒸着技術及びウ
ェットエッチング技術により位相シフター（位相調整
器）となる薄膜ヒータ１４，１５、電気配線を上部クラ
ッド上に形成する以上のように、石英系光導波路はＳi
Ｃl4やＧeＣl4などの原料ガスの加水分解反応を利用し
たガラス膜の堆積技術と反応性イオンエッチング技術及
びウェットエッチングの公知の組み合わせにより作製さ
れる。
ッチは、図３に示した方法により作製される。まず、図
３（ａ）に示すシリコン基板１上に火炎加水分解反応堆
積技術により、図３（ｂ）に示すように、下部クラッド
層４と導波路コア層６を形成する。次に、図３（ｃ）に
示すように、後に導波路コア２となる部分のみを残し、
不要な部分を反応性イオンエッチング技術により除去す
る。引き続き、図３（ｄ）に示すように、再び、火炎加
水分解反応堆積技術により上部クラッド層５を形成し、
最後に、図３（ｅ）に示すように、真空蒸着技術及びウ
ェットエッチング技術により位相シフター（位相調整
器）となる薄膜ヒータ１４，１５、電気配線を上部クラ
ッド上に形成する以上のように、石英系光導波路はＳi
Ｃl4やＧeＣl4などの原料ガスの加水分解反応を利用し
たガラス膜の堆積技術と反応性イオンエッチング技術及
びウェットエッチングの公知の組み合わせにより作製さ
れる。
【０００８】実際に作製される２×２スイッチでは、作
製誤差により２本の導波路の光路長差は所望の値になら
ず、いくらかずれる、つまり、光路長誤差があるのが普
通である。
製誤差により２本の導波路の光路長差は所望の値になら
ず、いくらかずれる、つまり、光路長誤差があるのが普
通である。
【０００９】最近までこれを補償するためにＯＦＦ時も
僅かに薄膜ヒータ１４若しくは１５に電力（バイアス電
力）を印加していたが、このようなバイアス電力印加に
は以下のような問題があった。まず、各スイッチのずれ
量に合わせてバイアス電力を設定する必要があるため
に、駆動回路が複雑になる。また、このバイアス電力は
僅かではあるが、マトリクススイッチのようにＯＦＦ状
態のスイッチの個数がＯＮ状態のスイッチの個数に比べ
て多い場合、バイアス電力の総消費量は、全消費電力の
中で無視できないくらい大きくなる。
僅かに薄膜ヒータ１４若しくは１５に電力（バイアス電
力）を印加していたが、このようなバイアス電力印加に
は以下のような問題があった。まず、各スイッチのずれ
量に合わせてバイアス電力を設定する必要があるため
に、駆動回路が複雑になる。また、このバイアス電力は
僅かではあるが、マトリクススイッチのようにＯＦＦ状
態のスイッチの個数がＯＮ状態のスイッチの個数に比べ
て多い場合、バイアス電力の総消費量は、全消費電力の
中で無視できないくらい大きくなる。
【００１０】この光路長誤差を恒久的に補正する手段と
して、最近、薄膜ヒータ（トリミング用位相シフター）
１５を用いて比較的大きい電力（４ｍｍ×４０μｍの薄
膜ヒータの場合５Ｗ程度）で導波路を局所的に高温加熱
することにより、導波路の実効屈折率が恒久的に変化す
る現象を利用する方法が開発された（例えば、特願平２
−４２５３８号）。この光路長トリミング法を用いるこ
とにより、上記の光路長誤差を補償することが可能とな
り、無バイアス電力での動作が可能となる。
して、最近、薄膜ヒータ（トリミング用位相シフター）
１５を用いて比較的大きい電力（４ｍｍ×４０μｍの薄
膜ヒータの場合５Ｗ程度）で導波路を局所的に高温加熱
することにより、導波路の実効屈折率が恒久的に変化す
る現象を利用する方法が開発された（例えば、特願平２
−４２５３８号）。この光路長トリミング法を用いるこ
とにより、上記の光路長誤差を補償することが可能とな
り、無バイアス電力での動作が可能となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような２×２光回路への光路長トリミング法において、
次のような問題があった。光路長のバラツキ方は基本的
には無秩序であり、光路長差ΔＬopt（＝［駆動用位相
シフター１４側の導波路の光路長］−［トリミング用位
相シフター１５側の導波路の光路長］）は、設計値より
も大きくなる場合も小さくなる場合もある。
ような２×２光回路への光路長トリミング法において、
次のような問題があった。光路長のバラツキ方は基本的
には無秩序であり、光路長差ΔＬopt（＝［駆動用位相
シフター１４側の導波路の光路長］−［トリミング用位
相シフター１５側の導波路の光路長］）は、設計値より
も大きくなる場合も小さくなる場合もある。
【００１２】上記光路長トリミング法は、光路長を大き
くする補正しか行えないので、ΔＬ optが設計値よりも
小さくなった場合、駆動用位相シフター１４でトリミン
グを行うことになる。前述したように、光路長トリミン
グ法では通常の駆動電力に比べて数倍の電力を印加して
おり、トリミングに使用されたヒータは断線しやすくな
る。従って、駆動用位相シフター１４をトリミング処理
に兼用することは長期信頼性の観点から問題があった。
くする補正しか行えないので、ΔＬ optが設計値よりも
小さくなった場合、駆動用位相シフター１４でトリミン
グを行うことになる。前述したように、光路長トリミン
グ法では通常の駆動電力に比べて数倍の電力を印加して
おり、トリミングに使用されたヒータは断線しやすくな
る。従って、駆動用位相シフター１４をトリミング処理
に兼用することは長期信頼性の観点から問題があった。
【００１３】これを回避する方法の一つとして、図４示
すように、駆動用位相シフター側の導波路上に駆動用位
相シフター１４ａ以外にトリミングヒータ１５ａを別個
に設けることが考えられる。同様に、トリミング用位相
シフター側の導波路上にトリミング用位相シフター１５
ｂ以外に駆動用位相シフター１４ｂを設けている。しか
し、この場合、図４を見て明らかなように、トリミング
ヒータを設ける分、回路全長が長くなるという問題があ
る。本発明は、上記従来技術に鑑みて成されたものであ
り、駆動用位相シフター１４でトリミング処理を施すこ
とを回避し、長期信頼性に優れた高位相精度光回路を提
供することを目的とするものである。
すように、駆動用位相シフター側の導波路上に駆動用位
相シフター１４ａ以外にトリミングヒータ１５ａを別個
に設けることが考えられる。同様に、トリミング用位相
シフター側の導波路上にトリミング用位相シフター１５
ｂ以外に駆動用位相シフター１４ｂを設けている。しか
し、この場合、図４を見て明らかなように、トリミング
ヒータを設ける分、回路全長が長くなるという問題があ
る。本発明は、上記従来技術に鑑みて成されたものであ
り、駆動用位相シフター１４でトリミング処理を施すこ
とを回避し、長期信頼性に優れた高位相精度光回路を提
供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の構成は、基板上に光導波路を用いて形成される、
２個の方向性結合器と位相シフターで構成される２入力
２出力のマッハツェンダー干渉計を含む導波型光回路に
於いて、前記２個の方向性結合器を連結している２本の
導波路の一方に駆動用位相シフターを装荷し、他方の導
波路にトリミング用位相シフターを装荷し、且つ駆動用
位相シフターが装荷されている側の導波路の光路長を所
望の値から作製誤差により生じる光路長誤差のバラツキ
量程度長く設計したことを特徴とする。
発明の構成は、基板上に光導波路を用いて形成される、
２個の方向性結合器と位相シフターで構成される２入力
２出力のマッハツェンダー干渉計を含む導波型光回路に
於いて、前記２個の方向性結合器を連結している２本の
導波路の一方に駆動用位相シフターを装荷し、他方の導
波路にトリミング用位相シフターを装荷し、且つ駆動用
位相シフターが装荷されている側の導波路の光路長を所
望の値から作製誤差により生じる光路長誤差のバラツキ
量程度長く設計したことを特徴とする。
【００１５】また、前記マッハツェンダー干渉計が２×
２光スイッチであり、駆動用位相シフターがスイッチン
グ用位相シフターであることを特徴とする。更に、前記
光導波路におけるコア部及び前記クラッド層は、ＳiＯ2
を主成分とする石英系ガラスから成ることを特徴とし、
前記トリミング用位相シフターが、局所加熱による導波
路の実効屈折率が恒久的に変化する現象を利用している
こと、更に、 前記トリミング用位相シフターが薄膜ヒ
ータからなることを特徴とする。
２光スイッチであり、駆動用位相シフターがスイッチン
グ用位相シフターであることを特徴とする。更に、前記
光導波路におけるコア部及び前記クラッド層は、ＳiＯ2
を主成分とする石英系ガラスから成ることを特徴とし、
前記トリミング用位相シフターが、局所加熱による導波
路の実効屈折率が恒久的に変化する現象を利用している
こと、更に、 前記トリミング用位相シフターが薄膜ヒ
ータからなることを特徴とする。
【００１６】〔作用〕本発明では、駆動用位相シフター
の装荷された導波路がトリミング用位相シフターの装荷
された導波路に比較し、所望の光路長より作製誤差によ
り生じる光路長誤差のバラツキ量程度大きく設定されて
いるので、作製誤差により光路長誤差が生じても、駆動
用位相シフターの装荷された導波路は所望の光路長より
必ず大きい値になる。従って、駆動用位相シフターでト
リミング処理を行うことが回避できる。
の装荷された導波路がトリミング用位相シフターの装荷
された導波路に比較し、所望の光路長より作製誤差によ
り生じる光路長誤差のバラツキ量程度大きく設定されて
いるので、作製誤差により光路長誤差が生じても、駆動
用位相シフターの装荷された導波路は所望の光路長より
必ず大きい値になる。従って、駆動用位相シフターでト
リミング処理を行うことが回避できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を詳細に説明する。以下の実施例では、光導波路と
してシリコン基板上に形成した石英系単一モード光導波
路によって実現されている光回路について説明する。こ
れはこの組み合わせの光導波路が低損失で安定であり、
しかも石英系光ファイバーとの整合性に優れているため
である。しかしながら、本発明はこれらの組み合わせに
限定されるものではない。
施例を詳細に説明する。以下の実施例では、光導波路と
してシリコン基板上に形成した石英系単一モード光導波
路によって実現されている光回路について説明する。こ
れはこの組み合わせの光導波路が低損失で安定であり、
しかも石英系光ファイバーとの整合性に優れているため
である。しかしながら、本発明はこれらの組み合わせに
限定されるものではない。
【００１８】〔実施例１〕本発明の―実施例に係る２×
２光スイッチを図１に示す。本実施例において、構成要
素及びその配置などの主要な構成は、図２に示した従来
の２×２光スイッチと同じである。
２光スイッチを図１に示す。本実施例において、構成要
素及びその配置などの主要な構成は、図２に示した従来
の２×２光スイッチと同じである。
【００１９】従来の構成とは異なる点は、所望の光路長
差ΔＬopt（＝［駆動用位相シフター１４側の導波路の
光路長］−［トリミング用位相シフター１５側の導波路
の光路長］）に対して、設計上の導波路長差ΔＬをΔＬ
＝（ΔＬopt＋α）／ｎにして、駆動用位相シフター１
４側の導波路長がやや長めになるように設計して作製し
た点である。ここで、αは作製誤差により生じる光路長
誤差のバラツキ量、ｎは導波路の実効屈折率である。
差ΔＬopt（＝［駆動用位相シフター１４側の導波路の
光路長］−［トリミング用位相シフター１５側の導波路
の光路長］）に対して、設計上の導波路長差ΔＬをΔＬ
＝（ΔＬopt＋α）／ｎにして、駆動用位相シフター１
４側の導波路長がやや長めになるように設計して作製し
た点である。ここで、αは作製誤差により生じる光路長
誤差のバラツキ量、ｎは導波路の実効屈折率である。
【００２０】本実施例の２×２光スイッチは、厚さ１ｍ
ｍ、直径４インチのシリコン基板上に作製した。従来と
同様に、石英系導波路はＳiＣl4やＧeＣl4などの原料ガ
スの加水分解反応を利用した石英系ガラス膜の堆積技術
と反応性イオンエッチング技術の組み合わせにより作製
し、薄膜ヒータは真空蒸着法及び化学エッチングにより
作製した。
ｍ、直径４インチのシリコン基板上に作製した。従来と
同様に、石英系導波路はＳiＣl4やＧeＣl4などの原料ガ
スの加水分解反応を利用した石英系ガラス膜の堆積技術
と反応性イオンエッチング技術の組み合わせにより作製
し、薄膜ヒータは真空蒸着法及び化学エッチングにより
作製した。
【００２１】コアの断面寸法は６μｍ角であり、コアと
クラッド間の比屈折率差は０．７５％である。薄膜ヒー
タ１４，１５のサイズは、厚さ０．１μｍ、幅４０μ
ｍ、長さ４ｍｍである。マッハツエンダー干渉計回路を
構成している２個の方向性結合器１３を結んでいる２本
の導波路の間隔は２５０μｍにした。所望の光路長差Δ
Ｌoptはゼロとした。αは０．１μｍとした。
クラッド間の比屈折率差は０．７５％である。薄膜ヒー
タ１４，１５のサイズは、厚さ０．１μｍ、幅４０μ
ｍ、長さ４ｍｍである。マッハツエンダー干渉計回路を
構成している２個の方向性結合器１３を結んでいる２本
の導波路の間隔は２５０μｍにした。所望の光路長差Δ
Ｌoptはゼロとした。αは０．１μｍとした。
【００２２】この２×２光スイッチが作製されたチップ
を、ダイシングにより切り出し、シリコン基板下部には
放熱板を設けて、また、入出力導波路にはシングルモー
ドファイバーを接続し、薄膜ヒータ１４，１５には給電
リードを接続し、２×２光スイッチモジュールとした。
今回、この２×２光スイッチモジュールを２５６個作製
した。
を、ダイシングにより切り出し、シリコン基板下部には
放熱板を設けて、また、入出力導波路にはシングルモー
ドファイバーを接続し、薄膜ヒータ１４，１５には給電
リードを接続し、２×２光スイッチモジュールとした。
今回、この２×２光スイッチモジュールを２５６個作製
した。
【００２３】光スイッチモジュールでのクロス状態のバ
イアス電力を測定したところ、２５６個全てのスイッチ
モジュールに於いて、実際の光路長差ΔＬoptはゼロよ
り大きかった。
イアス電力を測定したところ、２５６個全てのスイッチ
モジュールに於いて、実際の光路長差ΔＬoptはゼロよ
り大きかった。
【００２４】次に、駆動用位相シフター１４でないもう
一方の薄膜ヒータ、すなわちトリミング用位相シフター
１５に於いて、駆動電力の数倍の電力（５Ｗ程度）を印
加し導波路を局所的に加熱して、トリミング処理を行っ
た。補償すべき光路長誤差量（このスイッチの場合はΔ
Ｌopt）はスイッチモジュールに依って異なっているの
で、適宜、加熱時間を調整・選択して、正確に所望の光
路長差であるΔＬopt＝０となるように、トリミング処
理を行った。
一方の薄膜ヒータ、すなわちトリミング用位相シフター
１５に於いて、駆動電力の数倍の電力（５Ｗ程度）を印
加し導波路を局所的に加熱して、トリミング処理を行っ
た。補償すべき光路長誤差量（このスイッチの場合はΔ
Ｌopt）はスイッチモジュールに依って異なっているの
で、適宜、加熱時間を調整・選択して、正確に所望の光
路長差であるΔＬopt＝０となるように、トリミング処
理を行った。
【００２５】この様に、駆動用位相シフター１４を用い
ることなく、トリミング用位相シフター１５だけで光路
長誤差を補償することが可能となり、無バイアス電力の
２×２光スイッチモジュールを完成する事が出来た。
ることなく、トリミング用位相シフター１５だけで光路
長誤差を補償することが可能となり、無バイアス電力の
２×２光スイッチモジュールを完成する事が出来た。
【００２６】駆動用位相シフター１４に、３５０ｍＷ程
度の適当な電力を印加する事により、スイッチはバー状
態に切り替わり、スイッチング動作が確認された。この
ときのＯＮ／ＯＦＦ消光比は２５ｄＢ程度であった。ま
た、８０００時間程度の連続通電動作に於いても、駆動
用位相シフター１４の断線などの問題は生じず、長期信
頼性が確保されていることも確認された。
度の適当な電力を印加する事により、スイッチはバー状
態に切り替わり、スイッチング動作が確認された。この
ときのＯＮ／ＯＦＦ消光比は２５ｄＢ程度であった。ま
た、８０００時間程度の連続通電動作に於いても、駆動
用位相シフター１４の断線などの問題は生じず、長期信
頼性が確保されていることも確認された。
【００２７】また、所望の光路長差がΔＬopt＝−λ／
２の場合についても同様に作製・測定した。この場合、
設計上の導波路長差はΔＬ＝（−λ／２＋α）／ｎとし
た。その結果、ΔＬopt＝０の場合と同様、駆動用位相
シフター１４を用いることなく、トリミング用位相シフ
ター１５だけで光路長誤差を補償することが可能とな
り、長期信頼性の確保された無バイアス電力の２×２光
スイッチモジュールを完成する事が出来た。
２の場合についても同様に作製・測定した。この場合、
設計上の導波路長差はΔＬ＝（−λ／２＋α）／ｎとし
た。その結果、ΔＬopt＝０の場合と同様、駆動用位相
シフター１４を用いることなく、トリミング用位相シフ
ター１５だけで光路長誤差を補償することが可能とな
り、長期信頼性の確保された無バイアス電力の２×２光
スイッチモジュールを完成する事が出来た。
【００２８】また本実施例では、簡単な２×２光スイッ
チでその効果を実証したが、マトリクススイッチ等の２
×２光スイッチを多数集積化した大規模スイッチにおい
ても、同様の結果が得られることは言うまでもない。こ
の場合、ヒータの消費電力が大幅に削減できる。通常、
ＯＦＦ時のバイアス電力はＯＮ時の電力の７分の１程度
である。従って、例えば８×８マトリクススイッチの場
合、通常の動作状態で、ＯＮ状態のスイッチ８個、ＯＦ
Ｆ状態のスイッチが５６個であるので、スイッチヒータ
駆動のための全消費電力はトリミング処理により約半減
することが容易に判る。
チでその効果を実証したが、マトリクススイッチ等の２
×２光スイッチを多数集積化した大規模スイッチにおい
ても、同様の結果が得られることは言うまでもない。こ
の場合、ヒータの消費電力が大幅に削減できる。通常、
ＯＦＦ時のバイアス電力はＯＮ時の電力の７分の１程度
である。従って、例えば８×８マトリクススイッチの場
合、通常の動作状態で、ＯＮ状態のスイッチ８個、ＯＦ
Ｆ状態のスイッチが５６個であるので、スイッチヒータ
駆動のための全消費電力はトリミング処理により約半減
することが容易に判る。
【００２９】更に、本実施例では光スイッチについての
説明をしたが、回路構成がほぼ同じである導波型マッハ
ツェンダー干渉計、波長フイルター等の導波型干渉計光
部品にも適用できることは自明である。また、上記実施
例ではシリコン基板上の石英系ガラスを基本とする光回
路について説明したが、他材料、他の作製法（拡散法、
低温膜作製法）においても、トリミング用位相シフター
と駆動用位相シフターを別にするための手段として本発
明が本質的に優れていることは、以上の説明で明らかで
ある。従って、例えば、プラスチック光導波路、高分子
導波路やイオン拡散型導波路などにも、本発明を適用で
きることを、付記しておく。
説明をしたが、回路構成がほぼ同じである導波型マッハ
ツェンダー干渉計、波長フイルター等の導波型干渉計光
部品にも適用できることは自明である。また、上記実施
例ではシリコン基板上の石英系ガラスを基本とする光回
路について説明したが、他材料、他の作製法（拡散法、
低温膜作製法）においても、トリミング用位相シフター
と駆動用位相シフターを別にするための手段として本発
明が本質的に優れていることは、以上の説明で明らかで
ある。従って、例えば、プラスチック光導波路、高分子
導波路やイオン拡散型導波路などにも、本発明を適用で
きることを、付記しておく。
【００３０】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、駆動用位相シフターの装荷された導波路がト
リミング用位相シフターの装荷された導波路に比較し、
所望の光路長より作製誤差により生じる光路長誤差のバ
ラツキ量程度大きく設定されているので、作製誤差によ
り光路長誤差が生じても、駆動用位相シフターの装荷さ
れた導波路は所望の光路長より必ず大きい値になる。従
って、駆動用位相シフターを用いることなく、トリミン
グ用位相シフターだけで光路長誤差を補償することが可
能となり、長期信頼性のある無バイアス電力の光回路モ
ジュールを完成する事が出来た。従って、本発明は、小
型の導波型光回路を実用化する上できわめて効果的であ
る。
たように、駆動用位相シフターの装荷された導波路がト
リミング用位相シフターの装荷された導波路に比較し、
所望の光路長より作製誤差により生じる光路長誤差のバ
ラツキ量程度大きく設定されているので、作製誤差によ
り光路長誤差が生じても、駆動用位相シフターの装荷さ
れた導波路は所望の光路長より必ず大きい値になる。従
って、駆動用位相シフターを用いることなく、トリミン
グ用位相シフターだけで光路長誤差を補償することが可
能となり、長期信頼性のある無バイアス電力の光回路モ
ジュールを完成する事が出来た。従って、本発明は、小
型の導波型光回路を実用化する上できわめて効果的であ
る。
【図１】本発明の一実施例に係る２×２光スイッチの構
造図である。
造図である。
【図２】本発明の対象の一例である２×２光スイッチの
基本構造図である。
基本構造図である。
【図３】光導波路の作製工程を示す説明図である。
【図４】スイッチング用薄膜ヒータ及びトリミング用薄
膜ヒータがマッハツェンダー干渉計の両アームにそれぞ
れ装荷されている２×２光スイッチの構造図である。
膜ヒータがマッハツェンダー干渉計の両アームにそれぞ
れ装荷されている２×２光スイッチの構造図である。
１ シリコン基板 ２ 導波路コア ３ クラッド ４ 下部クラッド層 ５ 上部クラッド層 ６ 導波路コア層 １１ａ，１１ｂ 入力導波路端 １２ａ，１２ｂ 出力導波路端 １３ 方向性結合器 １４，１４ａ，１４ｂ 薄膜ヒータ（駆動用位相シフタ
ー） １５，１５ａ，１５ｂ 薄膜ヒータ（トリミング用位相
シフター）
ー） １５，１５ａ，１５ｂ 薄膜ヒータ（トリミング用位相
シフター）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 靖之 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 (5)
- 【請求項１】 基板上に光導波路を用いて形成される、
２個の方向性結合器と位相シフターで構成される２入力
２出力のマッハツェンダー干渉計を含む導波型光回路に
於いて、前記２個の方向性結合器を連結している２本の
導波路の一方に駆動用位相シフターを装荷し、他方の導
波路にトリミング用位相シフターを装荷し、且つ駆動用
位相シフターが装荷されている側の導波路の光路長を所
望の値から作製誤差により生じる光路長誤差のバラツキ
量程度長く設計したことを特徴とする導波型光回路。 - 【請求項２】 前記マッハツェンダー干渉計が２×２光
スイッチであり、駆動用位相シフターがスイッチング用
位相シフターであることを特徴とする請求項１記載の導
波型光回路。 - 【請求項３】 前記光導波路におけるコア部及び前記ク
ラッド層は、ＳiＯ2を主成分とする石英系ガラスから成
ることを特徴とする請求項１又は２記載の導波型光回
路。 - 【請求項４】 前記トリミング用位相シフターが、局所
加熱による導波路の実効屈折率が恒久的に変化する現象
を利用していることを特徴とする請求項１，２又は３記
載の導波型光回路。 - 【請求項５】 前記トリミング用位相シフターが、薄膜
ヒータからなることを特徴とする請求項１，２，３又は
４記載の導波型光回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05007297A JP3275758B2 (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | 導波型光回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05007297A JP3275758B2 (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | 導波型光回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10246899A true JPH10246899A (ja) | 1998-09-14 |
| JP3275758B2 JP3275758B2 (ja) | 2002-04-22 |
Family
ID=12848809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05007297A Expired - Lifetime JP3275758B2 (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | 導波型光回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3275758B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003075667A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-12 | Agilent Technol Inc | 柱状集積回路および柱状集積回路の製造方法 |
| JP2012518801A (ja) * | 2009-02-24 | 2012-08-16 | アイディ株式会社 | 平面光波フーリエ変換分光計 |
| US9548818B2 (en) | 2014-03-27 | 2017-01-17 | Nec Corporation | Optical modulator and operating point control method |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012215692A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 偏波分離素子および光集積素子 |
-
1997
- 1997-03-05 JP JP05007297A patent/JP3275758B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003075667A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-12 | Agilent Technol Inc | 柱状集積回路および柱状集積回路の製造方法 |
| JP2012518801A (ja) * | 2009-02-24 | 2012-08-16 | アイディ株式会社 | 平面光波フーリエ変換分光計 |
| US9548818B2 (en) | 2014-03-27 | 2017-01-17 | Nec Corporation | Optical modulator and operating point control method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3275758B2 (ja) | 2002-04-22 |
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