KR20080045256A - 어레이 도파로 회절 격자 - Google Patents

어레이 도파로 회절 격자 Download PDF

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KR20080045256A
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후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤
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Abstract

어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장 온도 의존성을 저감한다. 광 입력 도파로(2)와, 제1 슬라브 도파로(3)와, 서로 다른 길이의 복수의 도파로로 이루어지는 어레이 도파로(4)와, 제2 슬라브 도파로(5)와, 복수의 광 출력 도파로(6)를 갖는 어레이 도파로 회절 격자의 제1 슬라브 도파로(3)를, 통과 광 경로와 교차하는 분리면(8)에서 분리하여 분리 슬라브 도파로(3a, 3b)로 하여 서로 온도 변화에 대한 신축량이 상이한 부재에 의해 형성한 슬라이드 이동 부재(7a, 7b, 7c)에 의해, 분리 슬라브 도파로(3a)를 분리면(8)을 따라 온도에 의존하여 슬라이드 이동한다. 각 슬라이드 이동 부재(7a, 7b, 7c)는 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 내의 서로 다른 온도대에 대응하여 분리 슬라브 도파로(3a)를 이동하는 구성으로 하고, 분리 슬라브 도파로(3a)의 슬라이드 이동량을, 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 저감하도록 온도 변화에 대하여 변화되는 온도 의존 저감량으로 한다.
분리 슬라브 도파로, 슬라이드 이동, 분리면, 온도 변화, 온도 의존성

Description

어레이 도파로 회절 격자{ARRAY WAVEGUIDE DIFFRACTION GRATING}
본 발명은, 예를 들어 광 통신 분야에 있어서, 복수의 파장의 광의 합분파 등을 행하는 어레이 도파로 회절 격자에 관한 것이다.
광 통신 분야에 있어서, 예를 들어 도11의 모식도에 도시된 바와 같은 어레이 도파로 회절 격자가 이용되고 있다. 어레이 도파로 회절 격자는, 1개 또는 병설된 복수(여기서는 복수)의 광 입력 도파로(2)와, 상기 광 입력 도파로(2)의 출력측에 접속된 제1 슬라브 도파로(3)와, 상기 제1 슬라브 도파로(3)의 출력측에 접속된 어레이 도파로(4)와, 상기 어레이 도파로(4)의 출력측에 접속된 제2 슬라브 도파로(5)와, 상기 제2 슬라브 도파로(5)의 출력측에 접속된 1개 또는 병설된 복수(여기서는 복수)의 광출력 도파로(6)를 갖고 있다.
상기 어레이 도파로(4)는, 제1 슬라브 도파로(3)로부터 도출된 광을 전파하는 것으로, 복수의 도파로(채널 도파로)(40)를 병설하여 형성되어 있다. 인접하는 채널 도파로(40)의 길이는 서로 설정량(ΔL) 상이하며, 어레이 도파로 회절 격자(11)에서의 위상 부분을 형성하고 있다.
또한, 어레이 도파로(4)를 구성하는 채널 도파로(40)는, 통상 예를 들어 100개와 같이 다수 설치되지만, 도11에서는 도면의 간략화를 위해, 이들 채널 도파 로(40)의 개수를 간략적으로 도시하고 있다.
어레이 도파로 회절 격자(11)는, 예를 들어, 1개의 광 입력 도파로(2)에, 파장(λ1, λ2, λ3, …λn)을 갖는 파장 다중광을 도입하면, 이 파장 다중광은, 광 입력 도파로(2)를 지나 제1 슬라브 도파로(3)로 도입되고, 그 회절 효과에 의해 퍼져 어레이 도파로(4)에 입사되어, 어레이 도파로(4)를 전파한다.
이 어레이 도파로(4)를 전파한 광은, 제2 슬라브 도파로(5)에 도달하고, 또한 광출력 도파로(6)에 집광되어 출력되지만, 어레이 도파로(4)의 모든 채널 도파로(40)의 길이가 서로 상이하기 때문에, 어레이 도파로(4)를 전파한 후에 개개의 광의 위상에 어긋남이 생기고, 이 어긋남량에 따라 집속광의 파면이 기울어, 이 기울기 각도에 의해 집광하는 위치가 결정된다.
그 때문에 파장이 상이한 광의 집광 위치는 서로 달라지게 되고, 그 위치에 광출력 도파로(6)를 형성함으로써, 파장이 상이한 광을 파장에 따라 상이한 광출력 도파로(6)로부터 출력하는 파장 분파 기능을 갖는다.
또한, 어레이 도파로 회절 격자는, 광 회로의 상반성(가역성)의 원리를 이용하고 있기 때문에, 파장 분파 기능과 함께, 파장 합파 기능도 갖고 있다. 즉, 상기와는 반대로, 각 광출력 도파로(6)로부터 서로 파장이 상이한, 예를 들어 파장(λ1, λ2, λ3, …, λn)의 복수의 광을 입사시키면, 이들 광은, 상기와 역의 전파 경로를 지나, 제2 슬라브 도파로(5)와 어레이 도파로(4)와 제1 슬라브 도파로(3)에 의해 합파되어, 1개의 광 입력 도파로(2)로부터 출사된다.
일반적으로 어레이 도파로 회절 격자는, 석영계 글래스에 의해 구성되어 있 기 때문에, 그 굴절률의 온도 의존성에 기인한 온도 변동이 발생한다. 구체적으로는, 어레이 도파로 회절 격자가 배치되어 있는 환경 온도가 변화되면 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장(중심 파장)이 온도에 의존하여 변화되어, 보통 사용되고 있는 온도 범위(-5℃ 내지 70℃)에서, 약 0.8㎚ 정도의 중심 파장 변동이 생긴다. 따라서, 종래는, 어레이 도파로 회절 격자를 DWDM(고밀도 파장 합분파) 시스템에서 사용하기 위해서는 펠티에나 히터로 어레이 도파로 회절 격자 칩 전체의 온도 조절을 할 필요가 있었다.
이 때문에, 어레이 도파로 회절 격자의 온도 무의존화가 강하게 기대되고 있어, 최근에는, 중심 파장의 온도 의존성을 보상하는 기술(온도 무의존형의 어레이 도파로 회절 격자의 개발 기술)이 개발되고 있다. 그리고, 이들 기술에 의해, 어레이 도파로 회절 격자의 온도 조절(온도 조절) 프리, 무전력화가 실현되어 있다(예를 들어, 비특허 문헌1, 2, 참조).
도12에는, 종래 제안되어 있는 온도 무의존형의 어레이 도파로 회절 격자의 예가 도시되어 있다. 이 어레이 도파로 회절 격자는, 제1 슬라브 도파로(3)가 제1 슬라브 도파로(3)를 지나는 광의 경로와 교차하는 교차면의 분리면(8)에서 분리되어 분리 슬라브 도파로(3a, 3b)로 이루어져 있다. 또한, 분리면(8)과 교차하는 교차면(18)에서도 어레이 도파로 회절 격자가 분리되어 있으며, 이들 분리면(8)과 교차면(18)에 의해, 어레이 도파로 회절 격자가 칩(1a)과 칩(1b)으로 분리되어 있다.
또한, 분리 슬라브 도파로(3a)를, 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 저감시키는 방향(화살표 A 또는 화살표 B의 방향)으로 상기 분리면(8)을 따라 온도에 의존하여 슬라이드 이동하는 1개의 슬라이드 이동 부재(7)가 설치되어 있고, 이 슬라이드 이동 부재(7)에 의한 분리 슬라브 도파로(3a)의 이동에 의해, 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 무의존화를 도모하고자 하고 있다.
비특허 문헌1 : Y. Inoue, A. Kaneko, F. Hanawa, H. Takahashi, K. Hattori, S. Sumida, "A thermal silica-based arrayed-waveguide grating multiplexer," Electron Lett., vol. 33, pp1945-1947, 1997.
비특허 문헌2 : T. Saito, K. Nara, Y. Nekado, J. Hasegawa, K. Kashihara, "100㎓-32ch atherma1 어레이 도파로 회절 격자 with extremely low temperature dependency of center wavelength," OFC'03 MF47, pp57-59, 2003.
그런데, 최근 브로드 캐스트 서비스와 point-to-point 전송을 동시에 실현할 수 있는 WDM-PON(Wavelength Division Multiplexing-Possive Optical Network) 시스템의 검토가 진행되고 있어, 본 시스템에서는 종래의 PON 시스템에서 사용되고 있는 광 스플리터와 마찬가지로, 어레이 도파로 회절 격자 자신은 옥외에 설치될 가능성이 있다. 이 경우, 종래의 단국에서의 사용 온도 범위(-5 내지 70℃)보다도 엄격하여, -40 내지 85℃로 매우 넓은 범위를 보상해야 한다.
그러나, 종래 제안되고 있는 온도 무의존형의 어레이 도파로 회절 격자에서는, 도13에 도시한 바와 같이 중심 파장의 온도 의존성이 완전히 평탄(flat)하지 않고, 중심 파장 시프트량의 플러스 방향을 위로 한 경우에 아래로 볼록한 온도 의존성이 관측되고 있어, 어레이 도파로 회절 격자의 중심 파장의 온도 무의존화가 충분하지 않았다. 즉, 종래 제안되어 있는 온도 무의존형의 어레이 도파로 회절 격자는, -5 내지 70℃에서의 광 투과 중심 파장(중심 파장)의 변동은, ±0.015㎚ 이하에서 문제가 없는 특성이었지만, 사용 온도 범위를 -40 내지 85℃까지 확대하면, 중심 파장의 변동이 ±0.04㎚ 정도까지 열화되게 된다.
또한, 도13에 도시하는 예는, 20℃에서의 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장(중심 파장)이 0으로 되도록, 어레이 도파로 회절 격자를 형성한 예이다.
또한, 트래픽이 증대하는 금후의 네트워크를 구축하는데 있어서, 어레이 도파로 회절 격자의 협 스페이싱화는 필요성이 대두되기 시작하고 있다. 스페이싱이 좁아지면, 중심 파장의 온도 의존성의 톨러런스가 작아져, 종래의 온도 무의존형의 어레이 도파로 회절 격자가 실현하고 있는 중심 파장 변동, 즉 -5 내지 70℃에서 ±0.015㎚ 이하보다도 작게 할 필요가 있다.
따라서, 종래의 온도 무의존형의 어레이 도파로 회절 격자로는, 그 중심 파장의 온도 의존성에 문제가 생기게 되기 때문에, 보다 한층 중심 파장의 온도 의존성을 저감할 수 있는 어레이 도파로 회절 격자의 개발이 기대된다.
본 발명은, 상기 종래의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 예를 들어 어레이 도파로 회절 격자를 옥외에 배치했다고 해도, 그 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대에서의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 종래보다도 더 저감할 수 있는, 광 투과 중심 파장의 온도 변화가 작은 어레이 도파로 회절 격자를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음과 같은 구성을 갖고 과제를 해결하기 위한 수단으로 하고 있다. 즉, 제1 발명은, 1개 또는 병설된 복수의 광 입력 도파로의 출사측에 제1 슬라브 도파로가 접속되고, 상기 제1 슬라브 도파로의 출사측에는 상기 제1 슬라브 도파로로부터 도출된 광을 전파하는 서로 다른 길이의 복수의 도파로로 이루어지는 어레이 도파로가 접속되고, 상기 어레이 도파로의 출사측에는 제2 슬라브 도파로가 접속되고, 상기 제2 슬라브 도파로의 출사측에는 1개 또는 병설된 복수의 광출력 도파로가 접속되어 이루어지는 도파로 구성이 기판 상에 형성되어 있는 어레이 도파로 회절 격자이며, 상기 제1과 제2 슬라브 도파로 중 적어도 한 쪽이, 슬라브 도파로를 지나는 광의 경로와 교차하는 교차면의 분리면에서 분리되어 분리 슬라브 도파로로 되고, 상기 분리 슬라브 도파로 중 적어도 한 쪽측을 상기 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 저감시키는 방향으로 상기 분리면을 따라 온도에 의존하여 슬라이드 이동하는 슬라이드 이동 부재가 복수 설치되어 있고, 이들 복수의 슬라이드 이동 부재는 서로 온도 변화에 대한 신축량이 상이한 부재에 의해 형성되어 있고, 각 슬라이드 이동 부재는 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 내의 서로 다른 온도대에 대응하여 상기 분리 슬라브 도파로를 이동하는 구성으로 하고, 상기 복수의 슬라이드 이동 부재의 온도 변화에 대응하는 신축량에 의한 상기 분리 슬라브 도파로의 슬라이드 이동량이 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 저감하도록 온도 변화에 대하여 변화되는 온도 의존 저감량으로 하는 구성을 갖고 과제를 해결하는 수단으로 하고 있다.
또한, 상기 서로 다른 온도대란, 예를 들어 1개의 온도대가 -50℃ 내지 70℃이며, 다른 온도대가 -5℃ 내지 20℃라는 식으로, 공통되는 온도대(예를 들어 이 예에서는, -5℃ 내지 20℃)를 갖는 경우와, 서로 공통되는 온도대가 전혀 없는 경우의 양쪽을 포함하는 것이다.
또한, 제2 발명은, 상기 제1 발명의 구성 외에 상기 복수의 슬라이드 이동 부재 중 적어도 2개의 슬라이드 이동 부재는 서로 다른 길이로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 제3 발명은, 상기 제1 또는 제2 발명의 구성 외에 상기 복수의 슬라이드 이동 부재 중 적어도 2개의 슬라이드 이동 부재는 서로 이종 재료의 부재인 것을 특징으로 한다.
또한, 제4 발명은, 상기 제1 또는 제2 또는 제3 발명의 구성 외에 상기 복수의 슬라이드 이동 부재 중, 적어도 1개의 슬라이드 이동 부재는 적어도 1개소에서 분할된 분할형 슬라이드 이동 부재로 되고, 적어도 1개의 슬라이드 이동 부재는 분할되어 있지 않은 비분할 슬라이드 이동 부재로 되어 있으며, 상기 분할형 슬라이드 이동 부재는 그 분할된 면이 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 내의 일부의 접촉 배치 온도대에서 서로 접촉하여 배치되고, 다른 온도대에서는 분할면끼리 서로 간격을 두고 대향 배치되는 구성을 갖고 과제를 해결하는 수단으로 하고 있다.
또한, 제5 발명은, 상기 제4 발명의 구성 외에 상기 접촉 배치 온도대가 서로 다른 온도대의 분할형 슬라이드 이동 부재가 복수 설치되고, 각 분할형 슬라이드 이동 부재의 접촉 배치 온도대에서의 신축량과 비분할 슬라이드 이동 부재의 신축량에 따라, 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 내의 복수의 각 온도대에서의 온도 변화에 대응하는 분리 슬라브 도파로의 슬라이드 이동량을 서로 다른 이동량으로 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제6 발명은, 상기 제5 발명의 구성 외에 슬라이드 이동 부재는 비분할 슬라이드 이동 부재의 제1 슬라이드 이동 부재와, 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 중 고온측으로 설정되는 제1 온도대를 접촉 배치 온도대로 하는 제2 슬라이드 이동 부재와, 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 중 상기 제1 온도대보다도 온도 간격을 두고 저온측으로 설정되는 제3 온도대를 접촉 배치 온도대로 하는 제3 슬라이드 이동 부재를 갖고, 상기 제1 온도대에서는 상기 제1 슬라이드 이동 부재와 상기 제2 슬라이드 이동 부재와의 신축량에 따른 슬라이드 이동이 행해지고, 상기 제1 온도대와 상기 제3 온도대 사이의 제2 온도대에서는 상기 제1 슬라이드 이동 부재의 신축량에 따른 슬라이드 이동이 행해지고, 상기 제3 온도대에서는 상기 제1 슬라이드 이동 부재와 상기 제3 슬라이드 이동 부재와의 신축량에 따른 슬라이드 이동이 행해지는 구성을 갖고 과제를 해결하는 수단으로 하고 있다.
본 발명에 따르면, 제1과 제2 슬라브 도파로 중 적어도 한 쪽이, 슬라브 도파로를 지나는 광의 경로와 교차하는 교차면의 분리면에서 분리되어 분리 슬라브 도파로로 되고, 상기 분리 슬라브 도파로 중 적어도 한 쪽측을 상기 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 저감시키는 방향으로 상기 분리면을 따라 온도에 의존하여 슬라이드 이동하는 슬라이드 이동 부재가 복수 설치되어 있기 때문에, 이들 슬라이드 이동 부재에 의해 분리 슬라브 도파로를 이동하여 이하와 같이, 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 매우 작게 할 수 있다.
즉, 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성(파장 시프트량)은, 온도 변화에 대한 광 투과 중심 파장의 시프트량이, 플러스 방향(장파장측으로의 시프트)을 위로 한 경우에 아래로 볼록하게 만곡된 변화(예를 들어 2차 곡선적 변화)가 되어, 슬라브 도파로를 지나는 광의 경로와 교차하는 교차면의 분리면에서 분리된 분리 슬라브 도파로를 슬라이드 이동함으로써 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 저감하기 위해서는, 이 온도 특성에 대응시켜, 슬라이드 이동량을 온도 변화에 대하여 변화시키면 된다는 것을 본 출원인은 발견했다.
또한, 본 출원인은, 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성이 이러한 특성으로 되는 원인은, 어레이 도파로 회절 격자를 구성하는 석영계 글래스의 굴절률의 온도 계수(dn/dT) 자체의 온도 변화에 있는 것도, 검토에 의해 발견하였다.
본 발명에 따르면, 상기 복수의 슬라이드 이동 부재는 서로 온도 변화에 대한 신축량이 상이한 부재에 의해 형성되어, 각 슬라이드 이동 부재는 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 내의 서로 다른 온도대에 대응하여 상기 분리 슬라브 도파로를 이동하는 구성으로 하고, 상기 복수의 슬라이드 이동 부재의 온도 변화에 대응하는 신축량에 의한 상기 분리 슬라브 도파로의 슬라이드 이동량이, 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 저감하도록, 온도 변화에 대하여 변화되는 온도 의존 저감량으로 하고 있으므로, 온도 변화에 대한 광 투과 중심 파장의 시프트량이, 예를 들어 만곡된 변화가 되더라도, 그 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 상기 슬라이드 이동량에 의해 효율적으로 저감할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 매우 작게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 복수의 슬라이드 이동 부재 중 적어도 2개의 슬라이드 이동 부재를 서로 다른 길이로 형성하거나, 복수의 슬라이드 이동 부재 중 적어도 2개의 슬라이드 이동 부재는 서로 이종 재료의 부재로 하거나 함으로써, 복수의 슬라이드 이동 부재를 서로 온도 변화에 대한 신축량이 상이한 부재로 할 수 있어, 간단한 구성에 의해 상기 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 복수의 슬라이드 이동 부재는, 적어도 1개소에서 분할된 분할형 슬라이드 이동 부재와, 분할되지 않은 비분할 슬라이드 이동 부재를 각각 1개 이상 갖고, 분할형 슬라이드 이동 부재는 그 분할된 면이 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 내의 일부의 접촉 배치 온도대에서 서로 접촉하여 배치되고, 다른 온도대에서는 분할면끼리 서로 간격을 두고 대향 배치되는 구성에 따르면, 비분할 슬라이드 이동 부재와 분할형 슬라이드 이동 부재를 조합함으로써, 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 내의 복수의 각 온도대에서 분리 슬라브 도파로의 슬라이드 이동량을 적확하게 조정할 수 있어, 상기 슬라이드 이동량을 온도 변화에 대하여 변화되는 온도 의존 저감량으로 할 수가 있다.
또한, 비분할 슬라이드 이동 부재와 분할형 슬라이드 이동 부재를 갖는 본 발명의 구성에서, 접촉 배치 온도대가 서로 다른 온도대의 분할형 슬라이드 이동 부재가 복수 설치되고, 각 분할형 슬라이드 이동 부재의 접촉 배치 온도대에서의 신축량과 비분할 슬라이드 이동 부재의 신축량에 따라, 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 내의 복수의 각 온도대에서의 온도 변화에 대응하는 분리 슬라브 도파로의 슬라이드 이동량을 서로 다른 이동량으로 하는 구성에 따르면, 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 내의 복수의 각 온도대에서 분리 슬라브 도파로의 슬라이드 이동량을 보다 한층 적확하게 조정할 수 있어, 상기 슬라이드 이동량을 온도 변화에 대하여 변화되는 온도 의존 저감량으로 할 수가 있다.
또한, 본 발명에서, 슬라이드 이동 부재는 비분할 슬라이드 이동 부재인 제1 슬라이드 이동 부재와, 분할형 슬라이드 이동 부재인, 제2와 제3 슬라이드 이동 부재를 갖고, 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대에서의 3개의 서로 다른 온도대(제1, 제2, 제3 온도대)에서, 각각, 제1, 제2, 제3 슬라이드 이동 부재 중, 대응하는 슬라이드 이동 부재의(단독 또는 조합의) 신축량에 따른 슬라이드 이동이 행해지는 구성에 따르면, 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 내의 복수의 각 온도대에서 분리 슬라브 도파로의 슬라이드 이동량을 보다 한층 적확하게 조정할 수 있어, 상기 슬라이드 이동량을 온도 변화에 대하여 변화되는 온도 의존 저감량으로 할 수가 있다.
도1a는 본 발명에 따른 어레이 도파로 회절 격자의 일 실시 형태예를, 그 동작과 함께 모식적으로 도시하는 설명도이다(어레이 도파로 회절 격자의 온도(T)가 20℃<T<50℃일 때).
도1b는 본 발명에 따른 어레이 도파로 회절 격자의 일 실시 형태예를, 그 동작과 함께 모식적으로 도시하는 설명도이다(어레이 도파로 회절 격자의 온도(T)가 T≥50℃일 때).
도1c는 본 발명에 따른 어레이 도파로 회절 격자의 일 실시 형태예를, 그 동작과 함께 모식적으로 도시하는 설명도이다(어레이 도파로 회절 격자의 온도(T)가 T≤20℃일 때).
도2는 상기 실시 형태예의 단면 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도3은 상기 실시 형태예의 일 실시예인 -40℃부터 85℃까지의 광 투과 중심 파장 온도 의존성을 나타내는 그래프이다.
도4는 상기 실시 형태예의 일 실시예인 -5℃부터 약 70℃까지의 광투과 중심 파장 온도 의존성을 나타내는 그래프이다.
도5는 1개의 슬라이드 이동 부재만을 갖는 온도 무의존형의 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장 온도 의존성의 예를 나타내는 그래프이다.
도6은 본 발명에 따른 어레이 도파로 회절 격자의 다른 실시 형태예를 평면도에 의해 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도7은 본 발명에 따른 어레이 도파로 회절 격자의 또 다른 실시 형태예를 평 면도와 단면도에 의해 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도8은 본 발명에 따른 어레이 도파로 회절 격자의 또 다른 실시예를 평면도와 단면도에 의해 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도9는 본 발명에 따른 어레이 도파로 회절 격자의 또 다른 실시 형태예를 평면도와 단면도에 의해 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도10은 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 효율적으로 저감할 수 있는 온도에 대응한 슬라이드 이동량의 예를 도시하는 그래프이다.
도11은 어레이 도파로 회절 격자의 구성예를 도시하는 사시 설명도이다.
도12는 종래 제안된 온도 무의존형의 어레이 도파로 회절 격자의 예를 나타내는 평면 설명도이다.
도13은 종래 제안된 온도 무의존형의 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2 : 광 입력 도파로
3 : 제1 슬라브 도파로
4 : 어레이 도파로
5 : 제2 슬라브 도파로
6 : 광출력 도파로
7, 7a, 7b, 7c : 슬라이드 이동 부재
8 : 분리면
21 : 기판
이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태예의 설명에 있어서, 지금까지의 종래예와 동일 명칭 부분에는 동일 부호를 붙이고, 그 중복 설명은 생략 또는 간략화한다. 도1a 내지 도1c에는, 본 발명에 따른 어레이 도파로 회절 격자의 일 실시 형태예가 모식적인 평면도에 의해 도시되어 있으며, 도1a, 도1b, 도1c는 각각 어레이 도파로 회절 격자의 온도(T)를 서로 다른 온도로 했을 때의 상태에 의해 도시되어 있다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태예의 어레이 도파로 회절 격자는, 도12에 도시한 어레이 도파로 회절 격자와 마찬가지의 회로 구성을 갖고, 제1 슬라브 도파로(3)가 제1 슬라브 도파로(3)를 지나는 광의 경로와 교차하는 교차면의 분리면(8)에서 분리되어 분리 슬라브 도파로(3a, 3b)로 이루어져 있으며, 또한 분리면(8)과 교차하는 교차면(18)과, 분리면(8)에 의해 어레이 도파로 회절 격자가 칩(1a)과 칩(1b)으로 분리되어 있다.
단, 본 실시 형태예에서는, 분리 슬라브 도파로(3a, 3b) 중 적어도 한 쪽측[여기서는 분리 슬라브 도파로(3a)]을, 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 저감시키는 방향(화살표 A 또는 화살표 B의 적당한 방향)으로 상기 분리면(8)을 따라 온도에 의존하여 슬라이드 이동하는 슬라이드 이동 부재(7)가, 복수[여기에서는, 제1, 제2, 제3 슬라이드 이동 부재(7a, 7b, 7c)의 3개] 설치되어 있다.
각 슬라이드 이동 부재[7(7a, 7b, 7c)]는, 분리 슬라브 도파로(3a)와 광 입력 도파로(2)를 갖는 칩(1a)과, 분리 슬라브 도파로(3b)와 어레이 도파로(40)를 갖는 칩(1b)에 걸치는 형태로 설치되어 있고, 각각 일단측이 칩(1a)에 고정되고, 타단측이 칩(1b)에 고정되어 있다.
예를 들어, 도2의 (a)에는, 도2의 (b)의 절단선(C-C)으로 어레이 도파로 회절 격자를 절단했을 때의 단면 구성이 도시되어 있으며, 제3 슬라이드 이동 부재(7c)는, 접속 부위(11)에서 칩(1a, 1b)에 각각 예를 들어 접착제 등에 의해 접속 고정되어 있다. 또한, 이 도면에 도시하는 제3 슬라이드 이동 부재(7c)와 마찬가지의 형태로, 제1, 제2 슬라이드 이동 부재(7a, 7b)도, 각각 칩(1a, 1b)에 접속 고정되어 있다.
또한, 본 실시 형태예의 어레이 도파로 회절 격자는, 그 광 투과 중심 파장 시프트가 20℃에서 0으로 되도록 설계되어 있다. 상기 각 슬라이드 이동 부재(7a, 7b, 7c)는 어레이 도파로 회절 격자의 환경 온도 변화에 따라 신축하여, 어레이 도파로 회절 격자가 20℃를 초과하는 온도로 되면, 각 슬라이드 이동 부재(7a, 7b, 7c)는 각각 신장하여 분리 슬라브 도파로(3a)를 화살표 A 방향으로 이동한다. 또한, 어레이 도파로 회절 격자가 20℃ 미만으로 되면, 각 슬라이드 이동 부재(7a, 7b, 7c)는 각각 수축하여 분리 슬라브 도파로(3a)를 화살표 B 방향으로 이동한다.
3개의 슬라이드 이동 부재(7a, 7b, 7c) 중, 제1 슬라이드 이동 부재(7a)는 분할되지 않은 비분할 슬라이드 이동 부재로 하고, 제2, 제3 슬라이드 이동 부 재(7b, 7c)는 적어도 1개소(여기에서는, 각각 길이 방향 중앙의 1개소)에서 분할된 분할형 슬라이드 이동 부재로 하고 있다.
또한, 3개의 슬라이드 이동 부재[7(7a, 7b, 7c)]는, 서로 다른 길이로 형성되어 있고, 제1 슬라이드 이동 부재(7a)의 길이는 L1, 제2 슬라이드 이동 부재(7b)의 분할되지 않은 상태에서의 길이는 L2, 제3 슬라이드 이동 부재(7c)의 분할되지 않은 상태에서의 길이는 L3이며, L3<L1<L2로 이루어져 있다.
본 실시 형태예에서는, 이와 같이 제1, 제2, 제3 슬라이드 이동 부재(7a, 7b, 7c)의 길이를 서로 다른 길이로 형성함으로써, 각 슬라이드 이동 부재[7(7a, 7b, 7c)]는, 서로 온도 변화에 대한 신축량이 상이한 부재에 의해 형성되어 있다.
또한, 각 슬라이드 이동 부재[7(7a, 7b, 7c)]는, 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 내의 서로 다른 온도대에 대응하여 상기 분리 슬라브 도파로(3a)를 이동하는 구성으로 하고 있다. 또한, 여기서, 서로 다른 온도대란, 공통된 온도대를 포함하는 것이어도 되고, 공통된 온도대를 포함하지 않는 온도대이어도 된다.
예를 들어, 본 실시 형태예에서, 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대는 -40℃ 내지 85℃로 하고 있으며, 제1 슬라이드 이동 부재(7a)는 -40℃ 내지 85℃의 온도대에 대응하여 상기 분리 슬라브 도파로(3a)를 이동하는 구성으로 하고, 제2 슬라이드 이동 부재(7b)는 50℃ 내지 85℃의 온도대에 대응하여 상기 분리 슬라브 도파로(3a)를 이동하는 구성으로 하고, 제3 슬라이드 이동 부재(7c)는 -40℃ 내지 20℃의 온도대에 대응하여 상기 분리 슬라브 도파로(3a)를 이동하는 구성으로 하고 있다. 즉, 본 실시 형태예에서는, 서로 다른 온도대란, 공통되는 온도대를 포함하 는 것이다.
또한, 본 실시 형태예에서는, 제1 슬라이드 이동 부재(7a)를 비분할 슬라이드 이동 부재로 하고, 제2, 제3 슬라이드 이동 부재(7b, 7b)를 분할형 슬라이드 이동 부재로 하여 이하와 같이 구성함으로써, 상기한 바와 같이, 제1, 제2, 제3 슬라이드 이동 부재(7a, 7b, 7c)에 의해 이동하는 온도대가 서로 다른 온도대가 되도록 하고 있다.
즉, 분할형 슬라이드 이동 부재인 제2, 제3 슬라이드 이동 부재(7b, 7c)는, 각각 그 분할된 면(9b, 9c)이 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 내의 일부의 접촉 배치 온도대에서 서로 접촉하여 배치되고, 다른 온도대에서는 분할면(9b) 끼리나 분할면(9c) 끼리가 서로 간격을 두고 대향 배치되도록 구성되는 것이며, 본 실시 형태예에서, 제2 슬라이드 이동 부재(7b)와 제3 슬라이드 이동 부재(7c)는 접촉 배치 온도대가 서로 다른 온도대의 분할형 슬라이드 이동 부재이다.
구체적으로는, 제2 슬라이드 이동 부재(7b)는, 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대(여기에서는 -40℃ 내지 85℃) 중, 고온측으로 설정되는 제1 온도대(50℃ 이상)를 접촉 배치 온도대로 하고, 제3 슬라이드 이동 부재(7c)는, 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 중, 상기 제1 온도대보다도 온도 간격을 두고 저온측으로 설정되는 제3 온도대(20도 이하)를 접촉 배치 온도대로 한다. 또한, 각 온도대는 특별히 한정되는 것이 아니라, 적절히 설정하는 것이다.
그리고, 본 실시 형태예에서는, 각 분할형 슬라이드 이동 부재(7b, 7c)의 접촉 배치 온도대에서의 신축량과 비분할 슬라이드 이동 부재(7a)의 신축량에 따라, 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 내의, 이하에 서술하는 제1, 제2, 제3 복수의 각 온도대에서의 온도 변화에 대응하는 분리 슬라브 도파로(3a)의 슬라이드 이동량을 서로 다른 이동량으로 하고, 그에 따라 복수의 슬라이드 이동 부재[7(7a, 7b, 7c)]의, 온도 변화에 대응하는 신축량에 의한, 상기 분리 슬라브 도파로(3a)의 슬라이드 이동량이, 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 저감하도록 온도 변화에 대하여 변화되는 온도 의존 저감량으로 하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로는, 상기 제1 온도대에서는, 제1 슬라이드 이동 부재(7a)와 제2 슬라이드 이동 부재(7b)의 신축량에 따른 슬라이드 이동이 행해지고, 상기 제1 온도대와 상기 제3 온도대 사이의 제2 온도대에서는, 제1 슬라이드 이동 부재(7a)의 신축량에 따라서만 슬라이드 이동이 행해지고, 제3 온도대에서는 제1 슬라이드 이동 부재(7a)와 제3 슬라이드 이동 부재(7c)의 신축량에 따른 슬라이드 이동이 행해져서, 그에 따라 분리 슬라브 도파로(8a)의 분리면(8)을 따른 슬라이드 이동량이, 온도 변화에 대하여 변화되는 온도 의존 저감량으로 되고 있다.
또한, 본 출원인은, 어레이 도파로 회절 격자의 온도 무의존화를 실현하는 검토를 행하고, 이 때, 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성(파장 시프트량)은, 온도 변화에 대한 광 투과 중심 파장의 시프트량이, 플러스 방향을 위로 한 경우에 아래로 볼록하게 만곡되는 변화를 이루는 것을 확인했다. 그리고, 슬라브 도파로를 지나는 광의 경로와 교차하는 교차면의 분리면에서 분리된 분리 슬라브 도파로를 슬라이드 이동함으로써, 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 저감하기 위해서는, 이 온도 특성에 대응시켜 슬라이드 이동량(dx)을, 예를 들어 도10에 도시한 바와 같이 온도 변화에 대하여 변화(도10의 경우에는, 2차 곡선적 변화)시키면 되는 것을 발견했다.
또한, 도10의 특성은, 100㎓ 간격으로 42 파장의 광을 합분파하는 어레이 도파로 회절 격자에 대하여 구한 예이고, 슬라이드 이동량(dx)은, 온도를 T로 했을 때에, 수학식 1의 이차함수에 의해 표현된다.
Figure 112008023514681-PCT00001
그리고, 이 검토에 기초하여, 본 실시 형태예를 포함하는 본 발명의 구성을 제안하기로 한 것이며, 본 실시 형태예에서는, 비분할의 제1 슬라이드 이동 부재(7a)와, 각각 1개소에서 분할되어, 사용 온도대 내의 일부의 접촉 배치 온도대에서는 서로 접촉하여 배치되는 제2, 제3 슬라이드 이동 부재(7b, 7c)를 설치하고, 이들 슬라이드 이동 부재(7a, 7b, 7c)에 의해, 분리 슬라브 도파로(3a)를 분리면(8)을 따라 이동하도록 하여, 상기한 바와 같이, 상기 분리 슬라브 도파로(3a)의 분리면(8)을 따른 슬라이드 이동량을, 상기한 바와 같이 변화되는 온도 의존 저감량(예를 들어, 도10에 대응하는 값)으로 하고 있다.
따라서, 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 효율적으로 저감할 수 있다.
이하에, 본 실시 형태예의 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 저감하는 동작에 대하여 구체적으로 서술하고, 그 효과에 대하여 언급한다.
도1a에 도시한 바와 같이 상기 제1 온도대와 상기 제3 온도대 사이의 제2 온도대에서는, 제2 슬라이드 이동 부재(7b)와 제3 슬라이드 이동 부재(7c)가 분할 배치되어 있으므로, 상기 제1 슬라이드 이동 부재(7a)의 신축량에만 따른 슬라이드 이동이 행해진다. 또한, 본 실시 형태예에서는, 제2 온도대의 온도를 T2로 하면, 20℃<T2<50℃가 되고, 제2 온도대는, 20℃보다 높은 온도대이므로, 제1 슬라이드 이동 부재(7a)는 신장하여, 분리 슬라브 도파로(3a)는, 슬라이드 이동 부재(7a)의 신장량에 따라, 도1a의 화살표 A 방향으로 온도에 의존하여 이동한다.
또한, 상기 제1 온도대에서는, 예를 들어 도1b에 도시한 바와 같이 제2 슬라이드 이동 부재(7b)가 접촉 배치된다. 그 때문에 이 제2 슬라이드 이동 부재(7b)와, 원래 분할되지 않은 제1 슬라이드 이동 부재(7a)의 신축량에 따른 슬라이드 이동이 행해진다. 또한, 제1 온도대에서는, 제3 슬라이드 이동 부재(7c)는 분할면(9c) 끼리 간격을 두고 분리 배치되어 있으므로, 분리 슬라브 도파로(3a)의 이동에 관여하지 않는다.
또한, 제1 온도대의 온도를 T1로 하면, 본 실시 형태예에서는, 50℃≤T1이 되고, 제1 온도대는 20℃보다 높은 온도대이므로, 제1 슬라이드 이동 부재(7a)와 제2 슬라이드 이동 부재(7b)는 모두 신장하여, 분리 슬라브 도파로(3a)를 도1a의 화살표 A 방향으로 이동한다. 여기서, 제2 슬라이드 이동 부재(7b)의 길이(L2)가 제1 슬라이드 이동 부재(7a)의 길이(L1)보다 길므로, 온도에 대한 신장량은, 제2 슬라이드 이동 부재(7b)가 제1 슬라이드 이동 부재(7a)보다 더 커서, 이 제2 슬라이드 이동 부재(7b)의 신장량의 영향에 의해, 분리 슬라브 도파로(3a)는, 상기 제2 온도대에서의 단위 온도마다의 이동량보다도 큰 단위 온도마다의 이동량만큼 온도에 의존하여 A 방향으로 이동한다.
한편, 상기 제3 온도대에서는, 예를 들어 도1c에 도시한 바와 같이 제3 슬라이드 이동 부재(7c)가 접촉 배치된다. 그 때문에 이 제3 슬라이드 이동 부재(7c)와, 원래 분할되지 않은 제1 슬라이드 이동 부재(7a)의 신축량에 따른 슬라이드 이동이 행해진다. 또한, 제3 온도대에서는, 제2 슬라이드 이동 부재(7b)는 분할면(9b) 끼리 간격을 두고 분리 배치되어 있으므로, 분리 슬라브 도파로(3a)의 이동에 관여하지 않는다.
본 실시 형태예에서는, 제3 온도대의 온도를 T3으로 하면, 20℃≥T3이 되어, 제3 온도대(33)는 20℃ 이하의 온도대이므로, 제1 슬라이드 이동 부재(7a)와 제3 슬라이드 이동 부재(7c)는 모두 수축하여, 분리 슬라브 도파로(3a)를 도1a의 화살표 B 방향으로 이동한다.
여기서, 제3 슬라이드 이동 부재(7c)의 길이(L3)가 제1 슬라이드 이동 부재(7a)의 길이(L1)보다 짧으므로, 온도에 대한 수축량(여기에서는 온도가 낮아짐에 따라서 수축하는 양)은, 제3 슬라이드 이동 부재(7c)가 제1 슬라이드 이동 부재(7a)보다 더 작아, 이 제3 슬라이드 이동 부재(7c)의 수축량의 영향에 의해, 분 리 슬라브 도파로(3a)의 화살표 B 방향으로의 이동량이 작게 억제되어, 제1 슬라이드 이동 부재(7a) 단독에 의한 이동의 경우보다도 그 이동량은 작아진다.
또한，20도 이하의 온도대라 하더라도, 그 온도대에서 온도가 상승할 경우(예를 들어 0℃로부터 20℃로 변화될 경우에)는, 상승 전의 온도를 기준으로 하면(예를 들어 0℃를 기준으로 하면, 제1, 제3 슬라이드 이동 부재(7a, 7c)는 모두 신장하여, 분리 슬라브 도파로(3a)는 기준으로 한 위치로부터 화살표 A 방향으로 이동한다. 단，이 경우도, 제3 슬라이드 이동 부재(7c)의 신장량은 제1 슬라이드 이동 부재(7a)의 신장량보다 작아, 이 영향을 받아 온도 상승에 수반하여 분리 슬라브 도파로(3a)를 화살표 A 방향으로 이동하는 단위 온도마다의 이동량은, 제1 슬라이드 이동 부재(7a) 단독일 때에 비하여 작아진다.
이상의 동작에 의해, 즉 상기한 바와 같이, 제1, 제2, 제3 슬라이드 이동 부재(7a, 7b, 7b)가 사용 온도대 내의 서로 다른 제1, 제2, 제3 온도대에 대응하여 상기 분리 슬라브 도파로(3a)를 이동함으로써, 본 실시 형태예에서는, 상기한 바와 같이, 분리 슬라브 도파로(3a)의 슬라이드 이동량을, 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 저감하도록 온도 변화에 대하여 변화되는 온도 의존 저감량으로 할 수가 있다.
따라서, 본 실시 형태예에서는, 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성, 즉 온도 변화에 대한 광 투과 중심 파장의 시프트량이, 플러스 방향을 위로 한 경우에 아래로 볼록하게 만곡되는, 예를 들어 2차 곡선적인 변화를 이루는 온도 의존성을, 상기 슬라이드 이동 부재(7a, 7b, 7c)에 의한, 2차 곡선적 인 슬라이드 이동량에 의해 효율적으로 저감할 수 있다.
또한, 본 실시 형태예에 의하면, 복수의 슬라이드 이동 부재(7a, 7b, 7c)의 길이를 서로 다른 길이로 형성함으로써, 이들 슬라이드 이동 부재(7a, 7b, 7c)를 서로 온도 변화에 대한 신축성이 상이한 부재로 할 수 있어, 간단한 구성에 의해 상기 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 본 실시 형태예에 의하면, 복수의 슬라이드 이동 부재 중，2개의 슬라이드 이동 부재(7b, 7c)는 1개소에서 분할된 분할형 슬라이드 이동 부재로 하고, 1개의 슬라이드 이동 부재(7a)는 분할되지 않은 비분할 슬라이드 이동 부재로 하여, 분할형 슬라이드 이동 부재(7b, 7c)는 그 분할된 면(9b, 9c)이 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 내의 서로 다른 일부의 접촉 배치 온도대에서 서로 접촉하여 배치되고, 다른 온도대에서는 분할면(9b) 끼리나 분할면(9c) 끼리 서로 간격을 두고 대향 배치되므로, 상기한 바와 같이, 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 내의 복수의 각 온도대에서 분리 슬라브 도파로(3a)의 슬라이드 이동량을 적확하게 조정할 수 있어, 상기 슬라이드 이동량을 온도 변화에 대하여 변화되는 온도 의존 저감량으로 할 수가 있다.
(실시예)
이하에서, 상기 실시 형태예의 실시예에 대하여 설명한다. 이 실시예는, 도1a 내지 도1c에 도시한 평면 구성을 갖고 있으며, 실리콘의 기판(21) 상에, 화염 가수 분해법, 포토리소그래피, 반응성 이온 에칭에 의해 석영계 글래스로 구성되는 광 입력 도파로(2), 제1 슬라브 도파로(3), 어레이 도파로(4), 제2 슬라브 도파 로(5), 광출력 도파로(6)를 갖는 회로 구성의, 100㎓-32ch 가우스 타입의 어레이 도파로 회절 격자의 칩을 제작하고, 다음에 다이싱 장치에 의해 제1 슬라브 도파로(3)를 절단 분리하고, 슬라이드 이동 부재(7a, 7b, 7c)를 설치하여 형성한 것이다.
표1에 어레이 도파로 회절 격자의 회로 파라미터를 나타낸다. 또한, 채널 스페이싱은 합분파 간격이다.
파라미터 값
채널 스페이싱 100㎓
채널 도파로의 개수 32
코어의 비굴절율 수차 0.8％
슬라브 도파로의 초점 거리 : Lf 17.2㎜
어레이 도파로의 광로 길이차 : ΔL 31.0㎛
인접하는 채널 도파로의 슬라브 도파로 측단부에서의 간격 : d 13.8㎛
회절 차수 : m 29
제1 슬라이드 이동 부재(7a)로서 동판(선팽창 계수 1.7×10-5)을 이용하여, 절단 후의 어레이 도파로 회절 격자 칩끼리 접속했다. 이 때, 제1 슬라이드 이동 부재(7a)의 길이(L1)는, 다음식(수학식 2)의 온도 변화(dT)에 의한 중심 파장 변화(dλ) 필요한 초점 위치의 보정량(dx)의 관계에 의해 계산하여 결정했다.
여기서, Lf는 슬라브 도파로의 초점 거리, ΔL은 어레이 도파로의 광로 길이 차, ns는 슬라브 도파로의 실효 굴절률, d는 슬라브 도파로 단부에서의 어레이 도파로의 간격, ng는 어레이 도파로의 군 굴절률, ΔT는 온도 변화이다.
회로 파라미터와 상기 식(수학식2)으로부터, L1은 16.2㎜로 계산된다.
여기서, 비교를 위해, 슬라이드 이동 부재(7b, 7c)를 설치하지 않고, 슬라이드 이동 부재(7a)만을 설치한 어레이 도파로 회절 격자에 대해서, 그 광 투과 중심 파장의 온도 변동을 측정했다. 도5에, 그 측정 결과를 나타낸다. 동도로부터 분명히 알 수 있는 바와 같이, 온도 범위 -5℃ 내지 70℃에서, 약 ±0.015㎚ 정도의 온도 의존성이 생기고 있다.
계속해서, 본 실시예의 구성으로 되도록, 즉 도1a 내지 도1c에 도시한 바와 같이, 슬라이드 이동 부재(7a)의 옆에 슬라이드 이동 부재(7b, 7c)를 접속했다. 여기서, 슬라이드 이동 부재(7b, 7c)의 길이(L2, L3)는, 각각 19.4㎜와 13.0㎜로 했다. 또한, 제2 슬라이드 이동 부재(7b)는, 그 분리면(9b) 끼리 빈틈없이 접촉하도록, 50℃에서 어레이 도파로 회절 격자 칩과 접속했다. 한편, 제3 슬라이드 이동 부재(7c)는, 그 분리면(9c) 끼리 빈틈없이 접촉하도록, 20℃에서 어레이 도파로 회절 격자 칩과 접속했다.
도3, 도4에 본 실시예의 온도 특성을 나타낸다. 온도 범위 -5℃ 내지 70℃에서, 약 ±0.005㎚ 이하의 온도 의존성(도4 참조)을 실현할 수 있었다. 또한, -40℃ 내지 85℃의 온도 범위에서도, 중심 파장 변동 ±0.015㎚ 이하를 실현하고 있다는 것을 알 수 있다(도3 참조). 이와 같이, 본 실시예에 의해, 상기 실시 형 태예의 효과를 확인할 수 있었다.
또한, 본 발명은, 상기 실시 형태예 및 그 실시예에 한정되지 않고, 다양한 실시의 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 복수 배치되는 슬라이드 이동 부재(7)의 배치수는 특별히 한정되는 것이 아니라, 적절히 설정되는 것이며, 2개이어도 되고, 4개 이상이어도 된다. 예를 들어 도6에는, 5개의 슬라이드 이동 부재(7)를 설치한 예가 도시되어 있으며, 상기 실시 형태예에 나타낸 슬라이드 이동 부재(7b, 7c)를 각각 폭 방향으로 2 분할하여 슬라이드 이동 부재(7a)의 양측에 병설하고 있다. 이러한 구성으로 하면, 슬라이드 이동 부재(7a)의 신축 시에 회전 모멘트가 발생하기 어려워지는 구성으로 되어, 바람직하다.
또한, 상기 실시 형태예에서는, 슬라이드 이동 부재(7a, 7b, 7c)의 길이(L1, L2, L3)의 관계를, L3<L1<L2로 했지만, 슬라이드 이동 부재(7a, 7b, 7c)의 길이는 적절히 설정되는 것이다.
예를 들어, 3개의 슬라이드 이동 부재(7a, 7b, 7c)를 서로 이종 재료의 부재에 의해 형성함으로써, 도7에 도시한 바와 같이 슬라이드 이동 부재(7a, 7b, 7c)의 길이를 서로 동일한 길이로 해도 서로 온도 변화에 대한 신축량이 상이한 부재로 할 수 있다. 또한, 도7에 도시하는 예는, 슬라이드 이동 부재(7a)를 구리에 의해, 슬라이드 이동 부재(7b)를 알루미늄에 의해, 슬라이드 이동 부재(7c)를 스테인리스에 의해 각각 형성한 예이고, 그에 따라 각 슬라이드 이동 부재(7)의 온도에 대한 신축량은, 슬라이드 이동 부재(7b)>슬라이드 이동 부재(7a)>슬라이드 이동 부재(7c)의 순서로 하고 있다.
또한, 복수의 슬라이드 이동 부재(7)는, 서로 온도 변화에 대한 신축량이 상이한 부재로 하면, 그 배치수, 길이, 두께, 소재, 형상 등은 특별히 한정되는 것이 아니라, 적절히 설정되는 것이다.
또한, 슬라이드 이동 부재(7)의 접속 위치는 한정되는 것이 아니라, 적절히 설정되는 것이며, 슬라이드 이동 부재(7)는, 어레이 도파로 회절 격자의 분할된 부분[칩(1a, 1b)]에 각각 접속되어 분리 슬라브 도파로를 적절하게 슬라이드 이동할 수 있는 형태로 이루어지면 된다.
또한, 상기 실시 형태예에서는, 슬라이드 이동 부재(7b, 7c)는 중앙부의 면(9b, 9c)에서 2개로 분할되어 있었지만, 슬라이드 이동 부재(7b, 7c)의 분할 위치는 특별히 한정되지 않고, 어느 부분(위치)에서 분할되어도 되며, 분할수도 2분할에 한하지 않고, 3분할 이상이어도 된다.
또한, 본 실시 형태예에서는, 슬라이드 이동 부재(7b, 7c)는, 도2에 도시한 바와 같은 단면 구성으로 했지만, 슬라이드 이동 부재(7b, 7c) 등의 분할형 슬라이드 이동 부재의 단면 구성은 특별히 한정되는 것이 아니라, 적절히 설정되는 것이며, 예를 들어 도8의 (a)에 도시하는 단면 구성이어도 된다. 또한, 도8의 (a)는, 도8의 (b)의 C-C 단면도이며, 도8의 (a)에서, 제3 슬라이드 이동 부재(7c)는, 접속 부위(11)에서 칩(1a, 1b)에 각각 접속되어 있고, 부호 12로 나타내는 비접속 부위에서는 접속되어 있지 않다. 또한, 제2 슬라이드 이동 부재(7b)도 동일한 형태로 접속되어 있다.
또한, 복수의 슬라이드 이동 부재(7)의 배치 형태는, 도9에 도시하는 구성으 로 할 수도 있다. 즉, 슬라이드 이동 부재(7)의 배치 형태는, 예를 들어 프레임 형상의 제1 슬라이드 이동 부재(7a)의 내측에, 제2 슬라이드 이동 부재(7b)와 제3 슬라이드 이동 부재(7c)를 배치하도록 한 배치 형태로 해도 된다. 여기서, 도9의 (b)는, 본 실시 형태예의 평면도, 도9의 (a)는, 도9의 (b)의 C-C 단면도이며, 제2, 제3 슬라이드 이동 부재(7b, 7b)는 모두 제1 슬라이드 이동 부재(7a)의 내측에 삽입 혹은, 그 양단측이 고정되어 있다. 또한, 도9와 같은 형태로 슬라이드 이동 부재(7)를 설치할 경우, 예를 들어 제1 슬라이드 이동 부재(7a)를, 그 길이 방향으로 물결 형상으로 변화되는 곡면을 갖도록 형성하면, 고정 부위(11)에서의 부하가 가해지지 않으므로 바람직하다.
또한, 도9에 도시하는 예는, 슬라이드 이동 부재(7a)를 구리에 의해, 슬라이드 이동 부재(7b)를 알루미늄에 의해, 슬라이드 이동 부재(7c)를 스테인리스에 의해 각각 형성한 예를 나타내고 있지만, 이들 슬라이드 이동 부재(7)의 재질은 특별히 한정되는 것이 아니라, 적절히 설정되는 것이며, 그 수도 2개이어도 되고, 4개 이상이어도 된다.
또한, 상기 실시 형태예에서는, 어레이 도파로 회절 격자의 온도 변화에 대한 광 투과 중심 파장의 시프트량이, 플러스 방향을 위로 한 경우에 아래로 볼록하게 만곡되는 2차 곡선적인 변화를 이루는 온도 의존성을 갖고，이 온도 의존성에 대응시켜, 복수의 슬라이드 이동 부재(7)의 온도 변화에 대응하는 신축량에 의한 분리 슬라브 도파로(3a)의 슬라이드 이동량이 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 저감하도록 온도 변화에 대하여 변화되는 온도 의존 저 감량으로 하였으나, 슬라이드 이동 부재(7)에 의한 분리 슬라브 도파로의 슬라이드 이동량은 적당하게 결정되는 것이다. 즉, 본 발명은, 복수의 슬라이드 이동 부재(7)를 설치함으로써, 어레이 도파로 회절 격자의 온도 의존성이 직선적 혹은 2차 곡선적인 변화인 경우에도, 그 이외라 하더라도, 그 변화에 대응하여 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 저감하도록, 분리 슬라브 도파로의 슬라이드 이동량을 온도 변화에 대하여 변화되는 온도 의존 저감량으로 할 수가 있다.
또한, 상기 실시 형태예에서는, 제1 슬라브 도파로(3)를 분리하여 분리 슬라브 도파로(3a, 3b)로 했지만, 제2 슬라브 도파로(5)측을 분리해도 되고, 제1과 제2 슬라브 도파로(3, 5)를 분리하여도 된다. 또한, 슬라이드 이동 부재(7)는, 분리 슬라브 도파로의 한 쪽을 분리면을 따라 슬라이드 이동해도 되지만, 양 쪽을 분리면을 따라 슬라이드 이동하여도 된다.
본 명세서는, 2005년 9월 2일 출원의 일본 특원2005-254672에 기초한다. 이 내용은 전부 여기에 포함시켜 둔다.

Claims (6)

1개 또는 병설된 복수의 광 입력 도파로의 출사측에 제1 슬라브 도파로가 접속되고, 상기 제1 슬라브 도파로의 출사측에는 상기 제1 슬라브 도파로로부터 도출된 광을 전파하는 서로 다른 길이의 복수의 도파로로 이루어지는 어레이 도파로가 접속되고, 상기 어레이 도파로의 출사측에는 제2 슬라브 도파로가 접속되고, 상기 제2 슬라브 도파로의 출사측에는 1개 또는 병설된 복수의 광출력 도파로가 접속되어 이루어지는 도파로 구성이 기판 상에 형성되어 있는 어레이 도파로 회절 격자이며,
상기 제1과 제2 슬라브 도파로 중 적어도 한 쪽이, 슬라브 도파로를 지나는 광의 경로와 교차하는 교차면의 분리면에서 분리되어 분리 슬라브 도파로로 되고,
상기 분리 슬라브 도파로 중 적어도 한 쪽측을 상기 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 저감시키는 방향으로 상기 분리면을 따라 온도에 의존하여 슬라이드 이동하는 슬라이드 이동 부재가 복수 설치되어 있고,
이들 복수의 슬라이드 이동 부재는 서로 온도 변화에 대한 신축량이 상이한 부재에 의해 형성되어 있고,
각 슬라이드 이동 부재는 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 내의 서로 다른 온도대에 대응하여 상기 분리 슬라브 도파로를 이동하는 구성으로 하고,
상기 복수의 슬라이드 이동 부재의 온도 변화에 대응하는 신축량에 의한 상기 분리 슬라브 도파로의 슬라이드 이동량이 어레이 도파로 회절 격자의 광 투과 중심 파장의 온도 의존성을 저감하도록 온도 변화에 대하여 변화되는 온도 의존 저감량으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 어레이 도파로 회절 격자.
제1항에 있어서, 복수의 슬라이드 이동 부재 중 적어도 2개의 슬라이드 이동 부재는 서로 다른 길이로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 어레이 도파로 회절 격자.
제1항 또는 제2항에 있어서, 복수의 슬라이드 이동 부재 중 적어도 2개의 슬라이드 이동 부재는 서로 이종 재료의 부재인 것을 특징으로 하는 어레이 도파로 회절 격자.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 슬라이드 이동 부재 중, 적어도 1개의 슬라이드 이동 부재는 적어도 1개소에서 분할된 분할형 슬라이드 이동 부재로 하고,
적어도 1개의 슬라이드 이동 부재는 분할되지 않은 비분할 슬라이드 이동 부재로 하고 있으며,
상기 분할형 슬라이드 이동 부재는 그 분할된 면이 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 내의 일부의 접촉 배치 온도대에서 서로 접촉하여 배치되고,
다른 온도대에서는 분할면끼리 서로 간격을 두고 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 어레이 도파로 회절 격자.
제4항에 있어서, 접촉 배치 온도대가 서로 다른 온도대의 분할형 슬라이드 이동 부재가 복수 설치되고,
각 분할형 슬라이드 이동 부재의 접촉 배치 온도대에서의 신축량과 비분할 슬라이드 이동 부재의 신축량에 따라, 어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 내의 복수의 각 온도대에서의 온도 변화에 대응하는 분리 슬라브 도파로의 슬라이드 이동량을 서로 다른 이동량으로 하는 것을 특징으로 하는 어레이 도파로 회절 격자.
제5항에 있어서, 슬라이드 이동 부재는 비분할 슬라이드 이동 부재인 제1 슬라이드 이동 부재와,
어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 중 고온측으로 설정되는 제1 온도대를 접촉 배치 온도대로 하는 제2 슬라이드 이동 부재와,
어레이 도파로 회절 격자의 사용 온도대 중 상기 제1 온도대보다도 온도 간격을 두고 저온측으로 설정되는 제3 온도대를 접촉 배치 온도대로 하는 제3 슬라이드 이동 부재를 갖고,
상기 제1 온도대에서는 상기 제1 슬라이드 이동 부재와 상기 제2 슬라이드 이동 부재의 신축량에 따른 슬라이드 이동이 행해지고,
상기 제1 온도대와 상기 제3 온도대 사이의 제2 온도대에서는 상기 제1 슬라이드 이동 부재의 신축량에 따른 슬라이드 이동이 행해지고,
상기 제3 온도대에서는 상기 제1 슬라이드 이동 부재와 상기 제3 슬라이드 이동 부재의 신축량에 따른 슬라이드 이동이 행해지는 것을 특징으로 하는 어레이 도파로 회절 격자.
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