JPH1039150A - 導波型光回路及びその製造方法 - Google Patents

導波型光回路及びその製造方法

Info

Publication number
JPH1039150A
JPH1039150A JP19442096A JP19442096A JPH1039150A JP H1039150 A JPH1039150 A JP H1039150A JP 19442096 A JP19442096 A JP 19442096A JP 19442096 A JP19442096 A JP 19442096A JP H1039150 A JPH1039150 A JP H1039150A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
waveguide
thermal expansion
type optical
coefft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP19442096A
Other languages
English (en)
Inventor
浩 ▼高▲橋
Hiroshi Takahashi
Akira Himeno
明 姫野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP19442096A priority Critical patent/JPH1039150A/ja
Publication of JPH1039150A publication Critical patent/JPH1039150A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C15/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は光通信システム、光情報処理装置に
用いられる導波型光デバイス、特に、導波型光干渉計等
の導波型光回路及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコン基板1と該基板上に形成された
平面型光導波路を少なくとも含む導波型光回路2であっ
て、上記シリコン基板1の上側に、熱膨張係数が上記基
板と異なる層であるチタン添加石英系ガラス板3を形成
し、シリコン基板の伸縮を抑えて、動作波長の温度依存
性を低減してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システム、
光情報処理装置に用いられる導波型光デバイス、特に、
導波型光干渉計等の導波型光回路及びその製造方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】光通信
や光情報処理の分野において、光デバイスには、従来、
レンズ,プリズム,干渉膜フィルタ等を組み合わせたバ
ルク型や、光ファイバを用いたファイバ型が用いられて
いる。しかしながら、両方の型ともミクロン単位の光軸
調整や組立精度が要求されるため、生産性が低くコスト
低減が困難であった。また、小型化にも限界がある。
【0003】これに対して、平面基板上にフォトリソグ
ラフィ技術を用いて作製される光導波路を用いた導波型
は、基板上に一括して多数の導波路を形成できるため、
大量の生産性,小型化,集積化等の点で、バルク型,フ
ァイバ型より優れており、光デバイスの主流となりつつ
ある。
【0004】図3に導波型干渉計の一例として、波長分
割多重光伝送方式(WDM)に用いられるアレー導波路
回折格子型光合分波器の概略を示す。図3に示すよう
に、該合分波器はシリコン基板1の上に光導波路から構
成される光導波回路2から構成されている。上記光導波
回路2は、基板1上に形成される長さの異なる複数の導
波路からなるアレー導波路回折格子21、二つのスラブ
導波路回折格子22,23、入力導波路24、出力導波
路25から構成されている。
【0005】図4は導波路近傍の断面形状を詳細に示す
図面である。同図(a)は導波路と平行な断面図、
(b)は導波路と直交する方向の断面図である。図4に
示すように、シリコン基板1の上に石英ガラス膜2a,
2b,2cが順次堆積され、膜2aと膜2cとの屈折率
を、形成された導波路コア2bよりも低くすることによ
り光を該コア2b内に閉じ込め、導波路としての作用を
有する。
【0006】図3に示すように、入力導波路24の内の
一本に波長多重光(λ1 ,λ2 ・・・λN )が入力され
た場合を例に取り、この合分波器の動作原理を簡単に説
明する(なお、動作原理の詳細は、特開平2−2441
05号参照)。入力光はスラブ導波路22内で水平方向
の光閉じ込めがなくなるので、水平方向に広がりながら
伝搬し、複数の導波路からなるアレー導波路回折格子2
1に到達する。該アレー導波路回折格子21を構成する
複数の導波路の長さが異なるため、スラブ導波路回折格
子23に到達したときの光の位相は波長により異なる。
【0007】したがって、スラブ導波路回折格子23を
伝搬する光の波面進行方向が波長によって異なるので、
入力された波長多重光(λ1 ,λ2 ・・・λN )は出力
導波路25−1から25−Nに分波されて取り出され
る。このように本合分波器は複数の多重光を一度に分波
できるためWDMに不可欠な部品となっている。
【0008】ところが実際にアレー導波路回折格子型光
合分波器を作製し、その特性の測定を行うと、温度依存
性があることが明らかになった。すなわち、温度が変化
すると、分波される光の波長が変化する。
【0009】以下、上記合分波器の中心波長(中央の入
力導波路から中央の出力導波路へ伝達される波長)λの
温度依存性を式を用いて詳細に説明する。なお、他の出
力導波路から得られる波長も同様の温度依存性をもつこ
とは明らかである。上記合分波器の動作原理より、中心
波長λは下記式(1)を満足する。
【0010】
【数1】ncL=mλ ・・・(1)
【0011】ここで、ncは導波路の実効屈折率、Lは
アレー導波回路回折格子を構成する導波路の長さの差、
mは回折次数(整数)である。(1)式を波長について
解き、温度Tで微分すると、波長の温度依存性は下記式
(2)で表される。
【0012】
【数2】
【0013】ここで、Tは温度、αは基板であるシリコ
ンの熱膨張係数である。nc=1.45、dnc/dT=
4.3×10-6、α=3.5×10-6、と仮定するとdλ/
dT=0.01nm/℃となる。なお、この値は測定で得
られた値と一致しており、定数の仮定は妥当なものとい
える。
【0014】一般に、通信機器の使用環境温度は5℃〜
65℃であり、この環境で使用したと仮定すると、波長
が最大で0.6nm変動することになる。
【0015】温度依存性は、現在検討されている波長間
隔1nm程度のWDMでは致命的な問題である。したが
って、実際に使用するときには、該合分波器の温度を一
定に保つため、温度制御装置等を付加する必要があっ
た。また、温度依存性の問題は上記説明で取り上げたア
レー導波路回折格子型光後分波器以外にも、同様の材料
で作られる導波型干渉計(例えば、マッハツェンダー干
渉計)に共通の問題であり、その対策が望まれていた。
なお、当然のことながら、屈折率の温度係数の小さい導
波路材料、膨張係数の小さい基板を用いれば、波長の温
度依存性の小さな導波型光干渉計を実現するこは可能で
ある。しかし、実用性を考えたとき、作製の容易さ,価
格,使用実績,耐久性などを総合的に判断して、石英ガ
ラスとシリコンを凌駕する材料を見だせないのが現状で
ある。
【0016】本願発明は、上記問題に鑑み、温度依存性
の低減を図り、実用的な導波型光干渉計等の導波型光回
路及びその製造方法を提供することを課題とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の第1の導波型光回路の構成は、基板と該基板上に形
成された平面型光導波路を少なくとも含む導波型光回路
であって、上記基板の下側又は上記平面型光導波路の上
側又はその両方に、熱膨張係数が上記基板と異なる層を
形成してなることを特徴とする。
【0018】本発明の第2の導波型光回路の構成は、基
板と該基板上に形成された平面型光導波路を少なくとも
含む導波型光回路であって、上記基板の下側又は上記平
面型光導波路の上側又はその両方に、熱膨張係数が上記
基板より小さい層を形成してなることを特徴とする。
【0019】上記第1及び第2の導波型光回路の構成に
おいて、上記平面型光導波路が、光干渉計を含むもので
あることを特徴とする。
【0020】一方、本発明の導波型光回路の製造方法
は、基板と該基板上に形成された平面型光導波路を少な
くとも含む導波型光回路の製造方法であって、 上記基板上に上記平面型光導波路を形成する工程と、 上記基板の下側、又は上記平面型光導波路の上側又は
その両方に、熱膨張係数が上記基板と異なる材料からな
る平版を接着剤を介して配置する工程と、 上記接着剤を加熱して硬化させる工程と、 冷却する工程とよりなることを特徴とする。
【0021】本発明によれば、熱膨張係数の小さな板状
物質を接着することにより、温度変化による導波路基板
の熱収縮を抑制し、導波型光干渉計の波長の温度依存性
の内、基板の熱膨張の寄与を取り除き、温度依存性の低
減を実現できる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
【0023】図1は本発明による温度依存性が低減され
たアレー導波路回折格子型光合分波器の概略を示す図で
ある。同図に示すように、シリコン基板1上にアレー導
波路回折格子型光合分波回路2が構成されており、その
形状及び動作原理は先に説明した図3に示すものと同様
である。図1中、符号1はシリコン基板、2は光導波回
路(アレー導波路回折格子、二つのスラブ導波路回折格
子、入力導波路、出力導波路)を各々図示する。すなわ
ち、本発明の実施の形態にかかる導波型光回路は、シリ
コン基板1と該基板上に形成された平面型光導波路を少
なくとも含む導波型光回路2であって、上記シリコン基
板1の上側に、熱膨張係数が上記基板と異なる層である
チタン添加石英系ガラス板3を接着してなり、シリコン
基板の伸縮を抑えて、動作波長の温度依存性を低減して
なるものである。
【0024】ここで、導波路上に接着されるチタン添加
石英系ガラス板3は、熱膨張係数がα=0.03×10-6
のチタン添加石英系ガラス板である。ここで、本実施の
形態では上記低α板3の厚さは、2mmとしている。こ
れは、上記シリコン基板1の厚さが1mmであり、その
基板の伸縮を抑えるためである。また、上記低α板3の
厚さが不足するとシリコン基板1の伸縮をおさえること
が困難となる。よって、シリコン基板の場合例えば厚さ
が2mmの場合には、少なくとも厚さ1mm程度の低α
板が必要となるが、この厚さは低α板の材料により変化
するが伸縮を抑える程度の厚さが必要となる。入力導波
路と出力導波路とのある導波路基板端面には、光ファイ
バ保持部品5,6設けられており、該保持部品5,6に
は光ファイバ4,7が固定されている。
【0025】なお、一般に、光ファイバを導波路端面に
接続するためには、先ず、導波路端面を研磨する必要が
あるが、このとき、厚さ1mmのシリコン基板1と比較
して非常に薄い石英硝子導波路(厚さ約60μm)の縁
が欠けないように、導波路上に研磨用やといを張り付け
ることが一般的に行われているが、本発明の構成では、
上記低α板3がその役割も果している。また、光ファイ
バ保持部品5との接着面積を増大し、接着強度を高める
効果も奏している。
【0026】図2は、本発明における低α板3のいくつ
かの接着形態を示すための図であり、導波型光干渉計の
垂直断面図である。
【0027】図2(a)は図1で説明した実施の形態の
場合であり、シリコン基板1の上面側の導波路上面に、
低α板3が接着されている。
【0028】図2(b)は図1で説明した実施の形態の
場合とは異なり、導波路上面とは逆のシリコン基板1の
下側に、低α板3が接着されている。このようにした場
合には、導波路が従来技術の説明の図4に示したような
埋め込み型の導波路ではなく、その表面に凹凸がある導
波路の場合に特に有効なものとなる。
【0029】図2(c)は(a)で説明した実施の形態
と(b)で説明した実施の形態とを併せたものであり、
導波路の上面及び基板の下側の両面に、低α板3を各々
接着したものであり、このようにすることにより、一枚
の低α板以上に基板の収縮を抑制することができる。
【0030】次に、本実施の形態の導波型光回路の製造
方法及びその得られた結果について説明する。
【0031】作製にあたっては、火炎加水分解ガラス膜
堆積法を用いてシリコン基板1上に石英ガラス膜を形成
し、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチングによ
り導波路のパターン化を行った。その後、低α板3とし
てチタン添加石英系ガラス(α=0.03×10-6)をエ
ポキシ系接着剤を用いて接着した。なお、接着層が厚く
なると、接着剤の弾性により、シリコン基板1の伸縮を
低α板3で抑制できなくなるので、接着にあたっては、
接着面全端に亙って接着層の厚さが均一に5μmとなる
ように注意を払った。その後、基板端面を研磨したの
ち、光ファイバを接着した。
【0032】図2(a),(b),(c)それぞれの接
着方法の場合について中心波長の温度係数を測定したと
ころ、(a)の基板の上面に低α板を設けた場合では、
0.005nm/℃、(b)の基板の下面に低α板を設け
た場合では、0.0051nm/℃、(c)の基板の両面
に低α板を設けた場合では、0.0046nm/℃であっ
た。いずれの場合でも低α板を接着しない従来の場合と
比較して、温度依存性が半減された。
【0033】なお、残った温度依存性は石英ガラスの屈
折率の温度依存性によるものである。よって、さらに、
温度依存性を低減させる必要がある場合には、熱膨張係
数が負の材料を接着すればよい。例えば、α=3×10
-6程度の板を接着すれば、温度係数を零にできることは
上述した式(2)により明らかである。
【0034】また、本実施の形態ではシリコン基板上に
作製された石英系導波路を用いているが、本発明はこの
材料に限定されるものではなく、種々の導波路基板、導
波路材料においても同様の効果が得られることは明らか
である。
【0035】
【発明の効果】以上、実施の形態と共に詳細に説明した
ように、本発明によれば、シリコン基板上に作製された
導波型光干渉計における動作波長の温度依存性を熱膨張
係数の小さな板状物質を接着するという極めて簡便な方
法で低減することが可能となる。
【0036】したがって、低コストで実用的な導波型光
干渉計を波長分割多重光通信をはじめとする様々な分野
に提供でき、多大な効果が気体できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアレー導波路回折格子型光合分波器の
概略図である。
【図2】本発明の低α板の接着形態を示す導波型光干渉
計の断面図である。
【図3】アレー導波路回折格子型光合分波器の概略図で
ある。
【図4】導波型光干渉計導波路の断面図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 光導波回路 3 熱膨張係数の小さな板状物質 4,7 光ファイバ 5,6 光ファイバ保持部品

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板と該基板上に形成された平面型光導
    波路を少なくとも含む導波型光回路であって、 上記基板の下側又は上記平面型光導波路の上側又はその
    両方に、熱膨張係数が上記基板と異なる層を形成してな
    ることを特徴とする導波型光回路。
  2. 【請求項2】 基板と該基板上に形成された平面型光導
    波路を少なくとも含む導波型光回路であって、 上記基板の下側又は上記平面型光導波路の上側又はその
    両方に、熱膨張係数が上記基板より小さい層を形成して
    なることを特徴とする導波型光回路。
  3. 【請求項3】 請求項1及び2記載の導波型光回路にお
    いて、 上記平面型光導波路が、光干渉計を含むものであること
    を特徴とする導波型光回路。
  4. 【請求項4】 基板と該基板上に形成された平面型光導
    波路を少なくとも含む導波型光回路の製造方法であっ
    て、 上記基板上に上記平面型光導波路を形成する工程と、 上記基板の下側、又は上記平面型光導波路の上側又はそ
    の両方に、熱膨張係数が上記基板と異なる材料からなる
    平版を接着剤を介して配置する工程と、 上記接着剤を加熱して硬化させる工程と、 冷却する工程とよりなることを特徴とする導波型光回路
    の製造方法。
JP19442096A 1996-07-24 1996-07-24 導波型光回路及びその製造方法 Pending JPH1039150A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19442096A JPH1039150A (ja) 1996-07-24 1996-07-24 導波型光回路及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19442096A JPH1039150A (ja) 1996-07-24 1996-07-24 導波型光回路及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1039150A true JPH1039150A (ja) 1998-02-13

Family

ID=16324315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19442096A Pending JPH1039150A (ja) 1996-07-24 1996-07-24 導波型光回路及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1039150A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1154292A1 (en) * 2000-05-09 2001-11-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Athermalised optical waveguide and methods of fabricating the same
JP2002022987A (ja) * 2000-07-10 2002-01-23 Toppan Printing Co Ltd 光配線基板および製造方法
KR100357852B1 (ko) * 2000-12-26 2002-10-25 삼성전자 주식회사 부가 도파로를 이용한 광 도파로열 격자 소자의 측정 및정렬 방법 및 그 광 도파로열 격자 소자
KR100389837B1 (ko) * 2001-07-24 2003-07-02 삼성전자주식회사 광도파로 소자의 패키징 장치
US6876808B2 (en) 2001-07-27 2005-04-05 Nec Corporation Optical waveguide device
JP2013092625A (ja) * 2011-10-25 2013-05-16 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光回路およびその製造方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1154292A1 (en) * 2000-05-09 2001-11-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Athermalised optical waveguide and methods of fabricating the same
US6477308B2 (en) 2000-05-09 2002-11-05 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical waveguide devices and methods of fabricating the same
JP2002022987A (ja) * 2000-07-10 2002-01-23 Toppan Printing Co Ltd 光配線基板および製造方法
JP4691758B2 (ja) * 2000-07-10 2011-06-01 凸版印刷株式会社 光配線基板および製造方法
KR100357852B1 (ko) * 2000-12-26 2002-10-25 삼성전자 주식회사 부가 도파로를 이용한 광 도파로열 격자 소자의 측정 및정렬 방법 및 그 광 도파로열 격자 소자
KR100389837B1 (ko) * 2001-07-24 2003-07-02 삼성전자주식회사 광도파로 소자의 패키징 장치
US6876808B2 (en) 2001-07-27 2005-04-05 Nec Corporation Optical waveguide device
JP2013092625A (ja) * 2011-10-25 2013-05-16 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光回路およびその製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yanagase et al. Box-like filter response and expansion of FSR by a vertically triple coupled microring resonator filter
WO2001059495A1 (fr) Interferometre optique a guide d&#39;ondes
JPH10332957A (ja) 光学導波路デバイスの製造方法
JP4494599B2 (ja) アレイ導波路回折格子型光合分波器
JPH1039150A (ja) 導波型光回路及びその製造方法
JP3246710B2 (ja) 光デバイスの製造方法
KR20020092209A (ko) 광도파로 장치 및 그 제조 방법
US6859321B2 (en) Low voltage tunable photonic crystal with large defects as wavelength routing
JP2001221923A (ja) 光導波回路
JP3266632B2 (ja) 導波路回折格子
US20030016938A1 (en) Planar lightwave circuit type variable optical attenuator
WO2020105412A1 (ja) 光接続構造およびその製造方法
JP3963255B2 (ja) 光導波路
JP4123519B2 (ja) 光導波路及び光合分波器
JP3956805B2 (ja) 光モジュール
JP3941613B2 (ja) 光導波回路および光導波回路モジュール
US20010026655A1 (en) Mach-zehnder interferomter (MZI) filter devices
JP3715206B2 (ja) 干渉計光回路製造方法
JP4477263B2 (ja) アレイ導波路回折格子型光合分波器の製造方法
Poorna Lakshmi et al. MEMS tunable SOI waveguide Bragg grating filter with 1.3 THz tuning range for C-band 100 GHz DWDM optical network
JPH02157711A (ja) 光合分波器
JPH1031121A (ja) グレ−ティングを用いた導波路型の合分波器
JPS6316204A (ja) マツハ・ツエンダ−形光干渉計
JP6543183B2 (ja) 光回路の作製方法
JP2004354738A (ja) 平面型光導波路およびその製造方法、多層平面型光導波路、光モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030408