WO2003098293A1 - Module de guide d'ondes optique - Google Patents

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WO2003098293A1
WO2003098293A1 PCT/JP2003/006021 JP0306021W WO03098293A1 WO 2003098293 A1 WO2003098293 A1 WO 2003098293A1 JP 0306021 W JP0306021 W JP 0306021W WO 03098293 A1 WO03098293 A1 WO 03098293A1
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optical
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resin
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Takeo Komiya
Takashi Sasaki
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Sumitomo Electric Industries, Ltd.
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    • G02B6/29368—Light guide comprising the filter, e.g. filter deposited on a fibre end

Definitions

  • the present invention relates to an optical waveguide module having an optical waveguide provided on a substrate.
  • an optical circuit using an optical waveguide such as an optical fiber or a planar optical waveguide
  • the light intensity of the signal light is monitored in an optical circuit, or the light intensity is controlled based on the monitored result.
  • the optical waveguide is provided at a predetermined position on the optical waveguide, the signal light is branched by about several degrees / o, and the light intensity of the branched light is monitored by a photodetector, thereby forming the optical waveguide. Monitors the light intensity of the transmitted signal light.
  • the optical power bra is used in this way, the number of optical components constituting the optical circuit increases, and it is necessary to fusion-splice them, which complicates the configuration and manufacturing process of the optical circuit. There is a problem.
  • a multilayer filter is inserted inside a groove formed in a planar waveguide type optical circuit for signal light propagated through a planar waveguide type optical waveguide, and a part of the signal light is reflected.
  • the signal light reflected by the multilayer filter is detected by a photodiode to monitor the light intensity of the signal light.
  • a light-shielding groove filled with a light-absorbing material is formed at a predetermined position between the multilayer filter and the photodiode in order to suppress crosstalk between channels due to stray light. are doing.
  • each portion is formed inside the groove for inserting the reflection filter into the optical waveguide.
  • extra scattered light is generated due to the reflection of light.
  • Such scattered light causes deterioration of the S / N ratio of the photodiode detecting the reflected light from the reflection filter and the signal light monitoring characteristics such as crosstalk between adjacent photodiodes.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical waveguide module capable of reducing the influence of extra scattered light and improving the signal light monitoring characteristics. With the goal.
  • an optical waveguide module includes (1) a substrate and an optical waveguide provided on the substrate, and is formed so as to cross a predetermined position of the optical waveguide.
  • a photodetector for detecting reflected light
  • the groove of the optical circuit is formed of a material having substantially the same refractive index as the core of the optical waveguide and the resin for fixing the filter for signal light having a wavelength within a predetermined signal light wavelength band. It is characterized by having.
  • the optical intensity of the signal light is monitored by using a reflection filter inserted into a groove provided on the optical waveguide, so that the configuration of the optical circuit is improved.
  • the resulting manufacturing process has been simplified.
  • a material having a refractive index substantially the same as that of the core of the optical waveguide and the filling resin inside the groove is used as for the material of each part constituting the groove provided in the optical circuit for inserting the reflection filter. I have to do that. This suppresses the reflection of light at each part such as the inner wall portion of the groove formed in the optical circuit including the optical waveguide, the resin for fixing the filter, and the boundary surface between them. The generation of extra scattered light in the light is reduced. Therefore, an optical waveguide module capable of improving signal light monitoring characteristics can be obtained.
  • an optical waveguide module comprises: (1) an optical circuit including a substrate and an optical waveguide provided on the substrate, the optical circuit having a groove formed so as to cross a predetermined position of the optical waveguide; 2) a reflection filter installed inside the groove of the optical circuit so as to include a portion through which the signal light propagated through the optical waveguide passes, and reflecting a part of the signal light at a predetermined reflectance; and (3) at least the groove.
  • the filter fixing resin is characterized by being formed of a resin material having a higher refractive index than the core of the optical waveguide for signal light having a wavelength within a predetermined signal light wavelength band. I do.
  • the configuration and manufacturing process of the optical circuit are simplified by monitoring the light intensity of the signal light using the reflection filter inserted into the groove provided on the optical waveguide. ing.
  • a resin material having a higher refractive index than the core of the optical waveguide is used for the resin for fixing the filter that is provided in the optical circuit and is filled in the groove into which the reflection filter is inserted.
  • FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the first embodiment of the optical waveguide module.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a partially enlarged cross-sectional structure along the optical axis of the optical waveguide module shown in FIG.
  • FIGS. 3A and 3B are (A) a plan view and (B) a cross-sectional view showing an example of the configuration of the optical waveguide module.
  • FIG. 4 is a graph showing a light intensity distribution in the optical waveguide module shown in FIGS. 3A and 3B.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating generation of scattered light in the optical waveguide module.
  • 6A and 6B are graphs showing light intensity distributions in the optical waveguide module shown in FIG.
  • FIG. 7 is a plan view showing the configuration of the second embodiment of the optical waveguide module.
  • FIGS. 8A and 8B show a partially enlarged cross-sectional structure perpendicular to the optical axis of the optical waveguide module shown in FIG. 7 (A) I-I arrow cross-sectional view, and (B) _ _ ⁇ It is arrow sectional drawing.
  • 9A to 9C are process diagrams schematically showing a method for manufacturing the optical waveguide module shown in FIG.
  • 10A and 10B are process diagrams schematically showing a method for manufacturing the optical waveguide module shown in FIG.
  • FIG. 11 is a plan view showing the configuration of the third embodiment of the optical waveguide module.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a partially enlarged cross-sectional structure along the optical axis of the optical waveguide module shown in FIG.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing generation of scattered light in the optical waveguide module.
  • FIG. 14 is a graph showing the light intensity distribution in the optical waveguide module shown in FIG.
  • FIG. 15 is a plan view showing a modification of the configuration of the optical waveguide module shown in FIG.
  • FIG. 16 is a plan view showing a configuration of the fourth embodiment of the optical waveguide module.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing a partially enlarged cross-sectional structure along the optical axis of the optical waveguide module shown in FIG.
  • FIG. 18 is a graph showing the light intensity distribution in the optical waveguide module shown in FIG.
  • FIGS. 19A and 19B show cross-sectional structures perpendicular to the optical axis of an optical circuit when (A) an optical waveguide of a planar waveguide type and (B) an optical fiber are used as the optical waveguide.
  • FIG. 19A shows cross-sectional structures perpendicular to the optical axis of an optical circuit when (A) an optical waveguide of a planar waveguide type and (B) an optical fiber are used as the optical waveguide.
  • FIG. 20 is a graph showing a light intensity distribution in an optical waveguide module using an optical fiber as an optical waveguide of an optical circuit.
  • FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the first embodiment of the optical waveguide module according to the present invention.
  • the optical waveguide module, the substrate 1 0, and that have the composed optical circuit 1 comprises an optical waveguide 2 1 to 2 8 8 provided on the substrate 1 0 (8 channels).
  • a planar waveguide type optical waveguide formed on the substrate 10 is used as the optical waveguide 228.
  • the grooves 3 of the optical circuit 1, on its inside, reflection filter 4 for reflecting a portion of the signal light propagating through the optical waveguides 2 to 2 8 by a predetermined reflectance is installed.
  • groove The inside of 3 is sealed with a filling resin 5.
  • a photodetector array 6 is provided on the upper surface side of the planar waveguide optical circuit 1 at a position upstream of the groove 3 in the light transmission direction.
  • a portion including the groove 3, the reflection filter 4, and the photodetector array 6 is shown in an enlarged manner.
  • the optical waveguide 2 n in the planar waveguide optical circuit 1 is formed by forming a lower clad 22, a core 20, and an upper clad 21 on a substrate 10. It is configured.
  • a groove 3 that side cutting optical waveguide 2 n at the predetermined position corresponds to the core 2 0, the depth signal light propagated through the optical waveguide 2 n comprises at least a portion passing of d is formed.
  • the groove 3 is formed obliquely at a predetermined inclination angle 0 (0 ° ⁇ ) with respect to a vertical axis perpendicular to the optical axis of the optical waveguide 2 n (perpendicular to the substrate 10).
  • the depth d of the groove 3 is set to be larger than the thickness of the optical waveguide 2 n up to the lower clad 22, and a portion below the groove 3 removes a predetermined portion of the substrate 10. It is formed by doing.
  • the inner wall portion of the groove 3 in the optical circuit 1 is constituted by the core 20, the clads 21 and 22, and the substrate 1 °.
  • a reflection filter 4 is inserted inside the groove 3.
  • the reflection filter 4 is installed so as to include at least a portion through which the signal light propagating through the optical waveguide 2 n passes at the same inclination angle 0 as the groove 3.
  • This reflection filter 4 is preferably made of a dielectric multilayer filter, and reflects a part of signal light having a wavelength within a predetermined signal light wavelength band propagated through the optical waveguide 2 n with a predetermined reflectance.
  • the photodetector array 6 is installed such that the light receiving surface is inclined at an angle ⁇ (0 ° to ⁇ ⁇ 90 °) with respect to the upper surface of the planar waveguide optical circuit 1. You. This angle ⁇ is preferably set such that the reflected light from the reflection filter 4 is incident on the light receiving surface of the photodetector 61 ⁇ at an angle substantially orthogonal to the light receiving surface.
  • a front-illuminated type photodiode is used as the photodetector 6 1 ⁇ of the photodetector array 6, and the surface of the photodetector array 6 facing the reflection filter 4 is formed. The light receiving surface receives the reflected light from the reflection filter 4.
  • the light receiving surface of the photodetector 6 1 ⁇ reflects the light within the predetermined wavelength band corresponding to the signal light wavelength band of the signal light propagating through the optical waveguide 2 ⁇ .
  • An anti-reflection coat (AR coat), which is a coat film for preventing blemishes, is provided.
  • the inside of the groove 3 including the reflection filter 4 is sealed with the filling resin 5.
  • This filling resin 5 is a filter fixing resin for fixing the reflection filter 4 installed inside the groove 3.
  • the filter fixing resin 5, preferably, a resin material having a core 2 0 substantially the same refractive index of the optical waveguide 2 eta which signal light is propagated is found using.
  • the filter fixing resin 5 in the present embodiment seals a predetermined range on the upper surface side of the planar waveguide optical circuit 1 including the inner filling resin portion 51 sealing the inside of the groove 3 and the upper portion of the groove 3.
  • the upper filling resin portion 52 is stopped.
  • the inner filling resin portion 51 and the upper filling resin portion 52 are integrally formed using the same resin material.
  • the filter fixing resin is filled and formed so as to seal at least the inside of the groove.
  • the upper filling resin portion 52 is provided in a range including at least the light receiving surface of the photodetector array 6.
  • the groove 3 for inserting the reflection filter 4 provided in the planar waveguide type optical circuit 1 is used for the signal light having a wavelength within the signal light wavelength band, for the core 20 of the optical waveguide 2 n. It is made of a material having a refractive index substantially the same as that of the filter fixing resin 5. Specifically, in the groove 3 shown in FIG. 2 in which the inner wall portion is composed of the core 20, the clad 21, 22, and the substrate 10, the substrate constituting a part of the groove 3 As 10, a glass substrate made of a glass material having substantially the same refractive index as the core 20 of the optical waveguide 2 n and the filter fixing resin 5 is used. The difference in refractive index between the core 20 and the claddings 21 and 22 is generally sufficiently small.
  • the signal light of a predetermined wavelength that has propagated through the optical waveguide 2 n on the input end 11 side is emitted to the internal filling resin portion 51 in the groove 3 via the upstream end surface 31.
  • a part of the signal light is reflected obliquely upward from the planar waveguide type optical circuit 1 at a predetermined reflectance by the reflection filter 4 oblique to the optical axis.
  • the other signal light components pass through the internal filling resin portion 51 and the reflection filter 4 and enter the optical waveguide 2 n on the output end 12 side via the downstream end surface 32.
  • the reflected light reflected by the reflection filter 4 reaches the photodetector array 6 via the inner filling resin part 51 and the upper filling resin part 52, and from the light receiving surface thereof, the light detector 6l. It is incident on n at a predetermined incident angle
  • the signal light propagating through the optical waveguide 2 n provided in the optical circuit 1 is not branched by an optical power bra, etc.
  • a part of the signal light is reflected by the reflection filter 4 installed in the groove 3 provided on the optical waveguide 2n , and the light intensity of the signal light can be monitored by the reflected light. This simplifies the configuration and manufacturing process of the optical circuit.
  • the core 20 of the optical waveguide 2 n and the inside of the groove 3 are filled with the material of each part constituting the groove 3 provided in the planar waveguide type optical circuit 1 for inserting the reflection filter 4.
  • a material having a refractive index substantially the same as that of the filter fixing resin 5 is used.
  • the core 20 of the optical waveguide 2 n and the filter fixing resin A substrate made of a material having substantially the same refractive index as that of 5 is used.
  • a glass material having substantially the same refractive index as the core 20 of the optical waveguide 2 n and the resin 5 for fixing the filter is used as the material of the substrate 10. Used. As described above, by using an inexpensive glass material having good workability, an optical waveguide module can be manufactured at low cost. Alternatively, a material other than a glass material may be used. When a member other than the substrate forms the groove, the material of such a member has substantially the same refractive index as the core of the optical waveguide and the resin for fixing the filter, similarly to the substrate 10 described above. It is preferable to use a material having the same.
  • the grooves 3 formed in the optical circuit 1 are, as shown in FIG.
  • the optical circuit in which the optical waveguide is provided on the substrate and the groove for inserting the reflection filter is formed in FIG. 1 and FIG. 2 is a plan view using the planar waveguide type optical waveguide 2n.
  • the waveguide type optical circuit 1 has been described, an optical circuit having a configuration other than this may be used.
  • An optical circuit or the like can be used.
  • FIGS. 3A and 3B are (A) a plan view and (B) a cross-sectional view showing an example of the configuration of the optical waveguide module.
  • This optical waveguide module is shown to explain the effects of the optical waveguide module shown in FIGS. 1 and 2, and the plan view of FIG. 3A and the cross-sectional view of FIG. The figures correspond to the plan view and the sectional view of FIG.
  • the optical waveguide module shown in FIGS. 3A and 3B includes a planar waveguide type optical circuit 9 in which eight planar waveguide type optical waveguides 92 and grooves 93 are provided on a substrate 90, and a groove.
  • 9 Reflection filter 94 installed inside 3, Filter fixing resin 95, Submount substrate 97, Filter fixing resin 95 and Photodetector array arranged on submount substrate 97 9 and 6.
  • an Si (silicon) substrate is used as the substrate 90 of the optical circuit 9 which forms a part of the groove 93.
  • Fig. 4 shows the light intensity distribution in the optical waveguide module shown in Figs. 3A and 3B. It is a graph shown. This graph shows the spread of scattered light in the direction of the groove 93 when signal light is input to a specific channel in the eight-channel optical waveguide module having the above configuration.
  • the horizontal axis represents the amount of movement (/ z m) of the channel where the signal light was input from the optical waveguide in the groove direction.
  • the vertical axis indicates the light intensity at each position detected while moving the photodetector in the groove direction by a loss (dB) based on the light intensity of the input signal light.
  • the light intensity of the signal light itself is Almost Gaussian light intensity distribution is obtained corresponding to the distribution.
  • the detected light intensity is not sufficiently small, and a certain amount of light intensity remains in a wide range. For example, if there is a photodiode of an adjacent channel at a distance of 250 ⁇ , the crosstalk at this channel is about 38 d d.
  • the crosstalk between channels is represented by the ratio of the light intensity detected in the channels other than the normal channel to the light intensity detected in the normal channel.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing generation of scattered light in the optical waveguide module.
  • extra reflection of light occurs at the boundary surface due to a difference in refractive index from other parts such as a filter fixing resin.
  • the scattered light generated inside the groove is reflected at the interface with the Si substrate having a high refractive index.
  • the light is confined around the reflection filter and diffused in the groove direction inside the groove.
  • the scattered light inside the groove is rough on the inner wall of the groove, refraction of the light by the reflection filter, coupling loss when signal light is re-input from the downstream end face of the groove to the optical waveguide, and light detection.
  • Such scattered light is also confined to the periphery of the reflection filter and diffused in the direction of the groove, although it is also generated by light reflection on the light receiving surface of the container.
  • a material such as a glass material having substantially the same refractive index as the core 20 of the optical waveguide 2n and the resin 5 for fixing the filter is used.
  • An optical circuit 1 is formed by using a substrate 10 made of, and a groove 3 for inserting a reflection filter 4 in the optical circuit 1 is formed.
  • the difference in the refractive index at the boundary surface between the respective portions of the groove 3 is reduced, so that generation of extra scattered light due to reflection of light at the boundary surface is suppressed. Further, confinement of scattered light inside the groove 3 and diffusion in the groove direction are similarly suppressed. This allows Deterioration of signal light monitoring characteristics such as S / N ratio at photodetector and crosstalk between adjacent channels due to scattered light generated inside groove 3 is prevented, and the monitoring characteristics are improved. Is done.
  • FIGS. 6A and 6B are graphs showing light intensity distributions in the optical waveguide module shown in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 6A shows a graph of the light intensity distribution when the substrate of the optical circuit is replaced with the Si substrate in the configuration shown in FIG.
  • FIG. 6B shows a graph of the light intensity distribution when the quartz glass substrate is used as described above. These graphs respectively show the spread of scattered light in the direction of the groove 3 when signal light is input to a specific channel in the 8-channel optical waveguide module having the configuration of FIG.
  • the horizontal axis represents the movement amount ( ⁇ ⁇ ) of the channel into which the signal light has been input from the optical waveguide 2 n in the groove direction.
  • the vertical axis indicates the light intensity at each position detected while moving the optical detector in the groove direction by a loss (dB) based on the light intensity of the input signal light.
  • the optical waveguide module has the same configuration.
  • the conditions for the optical waveguide 2 n and the reflection filter 4 are the same as those described above with reference to FIG.
  • the signal light in the optical waveguide module using a high-refractive-index Si substrate as a substrate constituting a part of the groove, in the region S0 including the channel where the signal light is input, the signal light itself is used.
  • An almost Gaussian-type light intensity distribution is obtained corresponding to the above light intensity distribution.
  • extra scattered light is generated inside the groove 3 where the reflection filter 4 is installed, and is confined inside the groove 3 and diffused toward the outer periphery in the groove direction. It is.
  • the light intensity of the scattered light detected by the photodetector of the channel to which the signal light is input decreases, but in the outer regions S l and S 2, the scattered light remains in a wide range with a certain light intensity I do.
  • a quartz glass substrate having substantially the same refractive index as the core 20 of the optical waveguide 2 n and the filter fixing resin 5 was used as a substrate constituting a part of the groove.
  • generation, confinement, and diffusion in the groove direction of the scattered light inside the groove 3 are suppressed.
  • the light intensity of the scattered light remaining in the outer regions S l and S 2 is reduced, and the crosstalk in the adjacent channel is suppressed to 40 dB or less.
  • the monitoring characteristic of the light intensity of the signal light by the optical waveguide module is improved.
  • FIG. 7 is a plan view showing the configuration of the second embodiment of the optical waveguide module.
  • the optical waveguide module includes a substrate 1 0, and planar waveguide type optical circuit 1 configured to include an optical waveguide 2 to 2 8 of the planar waveguide provided on the substrate 1 0.
  • Configuration of the waveguide module, the optical detector ⁇ les I 6 having a planar waveguide type optical circuit 1 of the optical waveguide 2 i to 2 8 and the groove 3, the filter fixing resin 5, and the photodetector 6 lie 1 8 Is the same as that of the optical waveguide module shown in FIGS. 1 and 2.
  • the cross-sectional structure along the optical axis of the optical waveguide module at a position including the optical waveguide 2 n is the same as that shown in FIG. 2 for the first embodiment.
  • the filter fixing resin 5 including the internal filling resin portion 51 and the upper filling resin portion 52 is not shown for easy viewing.
  • each optical waveguide 228 As a reflection filter that reflects a part of the signal light propagating through each optical waveguide 228 at a predetermined reflectance, eight filters corresponding to the eight optical waveguides 2 i to 28 are provided.
  • the reflection filters 41 to 18 are provided inside the groove 3.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the arrow I, and (B) II-II.
  • FIG. 8A shows the position of the cross section in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of the optical waveguide 2 n at a position where the groove 3 and the filter fixing resin 5 are not provided, as shown in FIG.
  • FIG. 8 B at a position where the groove 3 and the filter fixing resin 5 is provided, it is a cross-sectional view showing the inner structure of the groove 3, such as reflection filter 4 l n.
  • the reflection filter 4 1 n is preferably a dielectric multilayer filter or Rannahli, a part of the signal light having a wavelength within a predetermined signal wavelength band to be propagated through the optical waveguide 2 n at a predetermined reflectance reflect.
  • a light shielding layer 7 made of a light shielding material is provided between each of the eight reflection filters 4 l A 18 inside the groove 3. Also between the reflection filter 4 1 There 4 1 respectively with the end of the corresponding groove 3 8 located at both ends, the light shielding layer 7 is provided as well. Accordingly, inside the groove 3, as shown in FIG. 8B, the reflection filters 41n and the light shielding layers 7 are provided alternately along the groove direction.
  • the light-shielding material of the light-shielding layer 7 for example, a light-absorbing material that absorbs light having a wavelength within the signal light wavelength band is used.
  • the photodetector array 6, the incident part of the signal light propagated through the optical waveguide 2 n is the receiving surface of the photodetector 6 1 n respectively corresponding reflection filter 4 l reflected light power which is reflected by the n
  • the photodetector array 6 the incident part of the signal light propagated through the optical waveguide 2 n is the receiving surface of the photodetector 6 1 n respectively corresponding reflection filter 4 l reflected light power which is reflected by the n Are arranged so that
  • the substrate 10 constituting a part of the groove 3 provided in the optical circuit 1 for inserting the reflection filter 4 is provided with an optical waveguide.
  • a substrate made of a material having substantially the same refractive index as the core 20 of the waveguide 2 n and the resin 5 for fixing the filter is used.
  • an optical waveguide in 2 i to 2 8 Since the reflection of light at each part such as the inner wall portion of the groove 3 formed in the optical circuit 1, the filter fixing resin 5, and the boundary between them is suppressed, excess scattered light inside the groove 3 is suppressed. Occurrence is reduced. Therefore, an optical waveguide module capable of improving the monitoring characteristics of signal light can be obtained.
  • FIGS. 9A to 9C, 10A, and 10B are process diagrams schematically illustrating an example of a method of manufacturing the optical waveguide module illustrated in FIGS. 7, 8A, and 8B.
  • each step is shown by a cross-sectional view along the optical axis (see FIG. 2).
  • 10A and FIG. 1OB each step is shown by a plan view (see FIG. 1).
  • a predetermined position with respect to a light transmission direction is provided.
  • the grooves 3 crossing the optical waveguide 2 i to 2 8 formed by RIE etching (FIG. 9 a;).
  • a Ge-doped glass layer 70 doped with Ge (germanium) at a high concentration is formed on the upper surface side of the optical circuit 1 including the groove 3 by the FHD method (FIG. 9B).
  • Ge is an additive having a light absorbing effect
  • the Ge-added glass layer 70 is a glass layer that can be used as a light shielding layer.
  • the addition rate of Ge to the Ge-added glass layer 70 is set to, for example, about 9 wt% (% by weight).
  • the top surface of the optical circuit 1 is exposed by etching back the Ge-doped glass layer 70 except for the portion formed inside the groove 3 (FIG. 9C).
  • the portion on the optical waveguide 2 i Ss is removed by RIE etching to form the light shielding layer 7 (FIG. 1OA).
  • the portion on the optical waveguide 2 i Ss is removed by RIE etching to form the light shielding layer 7 (FIG. 1OA).
  • the optical waveguide module according to the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.
  • various configurations other than the configuration examples shown in FIGS. 1 and 2 can be used for the configuration and installation method of the photodetector for detecting the reflected light from the reflection filter.
  • FIGS. 3A and 3B a configuration in which a photodetector array is provided on a submount substrate may be used.
  • FIG. 11 is a plan view showing the configuration of the third embodiment of the optical waveguide module according to the present invention.
  • the optical waveguide module includes a substrate 1 10, and the optical waveguide 102I ⁇ l 02 8 light circuits 101 configured with a eight were found provided on a substrate 110 (8 channels).
  • a planar waveguide type optical waveguide formed on the substrate 110 is used as the optical waveguide 1 O Silicon O Ss.
  • the substrate 110 for example, a Si (silicon) substrate or the like is used as the substrate 110.
  • Each of the optical waveguides 102 i to 102 8 is directed from the input terminal 1 11 1 to the output terminal 1 12 of the planar waveguide type optical circuit 101 along a predetermined optical transmission direction (the direction of the arrow in FIG. 11). Therefore, they are formed parallel to each other and at equal intervals. Further, in a predetermined position relative to the optical transmission direction of the planar waveguide optical circuits 101, a groove 103 across the optical waveguide 102i ⁇ l 02 8 are formed. This groove 103 of the optical circuit 101, on the inside, reflection filter 104 to reflect a portion of the signal light propagating through the optical waveguides 102 to 102 8 by a predetermined reflectance is installed. The inside of the groove 103 is sealed with a filling resin 105.
  • a photodetector array 106 is provided on the upper surface side of the planar waveguide optical circuit 101 at a position upstream of the groove 103 in the light transmission direction.
  • the photodetector array 106 includes eight light detectors 16 1 to 161 8 corresponding respectively to the eight optical waveguides 102 i-l 02 8 provided in the planar waveguide type optical circuit 10 1 I have.
  • FIG. 12 a portion including the groove 103, the reflection filter 104, and the photodetector array 106 is shown in an enlarged manner.
  • the optical waveguide 102 n in the planar waveguide type optical circuit 101 is formed by forming a lower clad 122, a core 120, and an upper clad 121 on a substrate 110.
  • a groove 103 across the optical waveguide 102 n at a predetermined position corresponds to the core 120, a depth d signal light propagated through the optical waveguide 1 02 n comprises at least a portion which passes through It is formed.
  • the groove 103 is formed obliquely at a predetermined inclination angle ⁇ (0 ° ⁇ 0) with respect to a vertical axis perpendicular to the optical axis of the optical waveguide 102 n (perpendicular to the substrate 110).
  • the depth d of the groove 103 is set larger than the thickness of the optical waveguide path 102 n to the lower clad 1 22, a portion of the lower groove 103, made of S i board It is formed by removing 1 10 predetermined parts.
  • the inner wall portion of the groove 103 in the optical circuit 101 is constituted by the core 120, the clads 121, 122, and the substrate 110.
  • the reflection filter 1 ⁇ 4 is inserted inside the groove 103. Reflection filter 1
  • the reflection filter 104 is preferably made of a dielectric multilayer filter, and converts a part of the signal light having a wavelength within a predetermined signal light wavelength band propagated through the optical waveguide 102 n into a predetermined reflectance. Reflected at
  • the photodetector array 106 is arranged such that the light receiving surface is inclined at an angle ⁇ (0 ° minus 90 °) with respect to the upper surface of the planar waveguide type optical circuit 101. is set up. This angle ⁇ is preferably set such that the reflected light from the reflection filter 104 enters the light receiving surface of the photodetector 161 ⁇ at an angle
  • a front-illuminated photodiode is used as the photodetector 16 1 ⁇ of the photodetector array 106, which faces the reflection filter 104.
  • the surface of the photodetector array 106 is a light receiving surface on which the reflected light from the reflection filter 104 is incident.
  • the light receiving surface of the photodetector 16 1 ⁇ has a light within the wavelength band corresponding to a predetermined wavelength band corresponding to the signal light wavelength band of the signal light propagating through the optical waveguide 102 ⁇ .
  • An AR coat is provided to prevent the reflection of light.
  • the inside of the groove 103 including the reflection filter 104 is sealed with a filling resin 105.
  • This filling resin 105 is a filter fixing resin for fixing the reflection filter 104 installed inside the groove 103.
  • the filter fixing resin 105 is formed of a resin material having a higher refractive index than the core 120 of the optical waveguide 102 ⁇ with respect to signal light having a wavelength within the signal light wavelength band. ing.
  • the filter fixing resin 105 in the present embodiment includes an internal filling resin portion 151 sealing the inside of the groove 103, and a planar waveguide type optical circuit 10 including an upper portion of the groove 103. 1 and an upper filling resin portion 152 that seals a predetermined range on the upper surface side.
  • the internal filling resin portion 151 and the upper filling resin portion 152 are formed integrally using the same resin material.
  • the filter fixing resin is filled and formed so as to seal at least the inside of the groove.
  • the upper filling resin portion 152 is provided in a range including at least the light receiving surface of the photodetector array 106.
  • a reflection filter 1 0 4 for reflecting a portion of the signal light, between the optical detector 1 6 l n for detecting the reflected light from the reflection filter 1 0 4, reflected light path that is reflected light propagates is Filled with filter fixing resin 105.
  • the signal light of the predetermined wavelength transmitted through the optical waveguide 102 n on the input end 111 side is filled with the internal filling resin portion in the groove 103 via the upstream end surface 131.
  • the signal light is emitted to 151, a part of the signal light is directed obliquely above the planar waveguide type optical circuit 101 at a predetermined reflectance by the reflection filter 104 oblique to the optical axis. Is reflected.
  • the other signal light components pass through the internal filling resin part 15 1 and the reflection filter 104 and pass through the downstream end face 13 2 to the optical waveguide 10 2 n on the output end 11 2 side. Incident on.
  • the reflected light reflected by the reflection filter 104 reaches the photodetector array 106 via the inner filling resin part 151 and the upper filling resin part 152, and from the light receiving surface. is incident to the light detector 1 6 l n at a predetermined incident angle] 3. Then, the light intensity of the reflected light detected by the optical detector 1 6 l n, the light intensity of the signal light being propagated through the optical waveguide 1 0 2 n is Moeta.
  • the signal light propagated through the optical waveguide 102 n provided in the optical circuit 101 is branched by an optical power bra or the like. Instead, a part of the signal light is reflected by the reflection filter 104 installed in the groove 103 provided on the optical waveguide 102 n and the light intensity of the signal light is monitored by the reflected light. Is possible. This simplifies the configuration and manufacturing process of the optical circuit.
  • the filter fixing resin 105 filled in the groove 103 is as follows. A resin material having a higher refractive index than the core 120 of the optical waveguide 102 n is used. As a result, the scattered light generated inside the groove 103 is positively emitted to the outside, and confinement and diffusion of extra scattered light inside the groove 103 are suppressed as described later. You. Therefore, the influence of the extra scattered light is reduced, and the optical waveguide module capable of improving the signal light monitoring characteristic is obtained.
  • the resin material of the filter fixing resin 105 it is preferable to use a resin material in which particles having substantially the same (or almost the same) size as the wavelength in the signal light wavelength band are not present.
  • the resin 105 for fixing the filter may be filled inside the resin 105 for fixing the filter. Light scattering is caused by the particles, which causes extra scattered light to increase inside the groove 103.
  • a resin material having no filter particles having such dimensions the generation of light scattering inside the filter fixing resin 105 can be suppressed.
  • the groove 103 formed in the optical circuit 101 as shown in FIG.
  • the optical waveguide 102 is formed obliquely at a predetermined inclination angle ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ with respect to a vertical axis orthogonal to the optical axis of the optical waveguide 102 n .
  • a configuration for performing monitoring of light intensity of the signal light by detecting the reflected light from the reflection filter 1 0 4 in the optical detection can 1 6 l n, can be achieved in good suitable.
  • the optical circuit in which the optical waveguide is provided on the substrate and the groove for inserting the reflection filter is formed includes a planar waveguide type optical waveguide in FIGS. 11 and 12.
  • the planar waveguide type optical circuit 1 using ⁇ is shown, an optical circuit having another configuration may be used.
  • An optical circuit or the like can be used.
  • the configuration and effects of the optical waveguide module shown in FIGS. 11 and 12 will be described more specifically.
  • FIGS. 3A and 3B are (A) a plan view and (B) a cross-sectional view illustrating an example of the configuration of the optical waveguide module, as described above.
  • FIG. 4 is a graph showing a light intensity distribution in the optical waveguide module shown in FIGS. 3A and 3B.
  • the detected light intensity is not sufficiently small, and a certain amount of light intensity remains in a wide range. For example, if there is a photo diode of an adjacent channel at a distance of 250 ⁇ , the crosstalk in this channel is about 38 dB.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing generation of scattered light in the optical waveguide module.
  • the Si substrate is used as a signal light wavelength band for communication; in the wavelength band of 1.55 ⁇ , it is almost transparent to signal light.
  • extra reflection of light occurs at the boundary surface due to a difference in the refractive index from other portions such as a filter fixing resin.
  • the scattered light generated inside the groove is reflected at the interface with the inner wall of the groove, etc.
  • the light is confined around the reflection filter and diffused in the groove direction inside the groove.
  • the scattered light inside the groove is rough on the inner wall of the groove, the light is refracted by the reflection filter, the coupling loss when the signal light is re-input from the downstream end face of the groove to the optical waveguide, Such scattered light is also confined around the reflection filter and diffused in the groove direction.
  • the fiber fixing resin 105 is formed using a resin material having a higher refractive index than the core 120 of the optical waveguide 102 ⁇ .
  • the scattered light is emitted from the filter fixing resin 105 filled in the groove 103 to the outside, and the light is scattered.
  • Light can be positively escaped.
  • the confinement of the scattered light inside the groove 103 and the diffusion of the scattered light in the groove direction are suppressed. Accordingly, deterioration of signal light monitor characteristics such as SZN ratio at the photodetector and crosstalk between adjacent channels due to scattered light generated inside the groove 103 is prevented, and The characteristics are improved.
  • FIG. 14 is a graph showing a light intensity distribution in the optical waveguide module shown in FIGS. 11 and 12. This graph shows the groove 10 when the signal light is input to a specific channel in the 8-channel optical waveguide module having the configuration shown in FIG. 3 shows the spread of scattered light in the three directions.
  • the horizontal axis indicates the amount of movement (/ im) in the groove direction from the optical waveguide 102 n of the channel to which the signal light has been input.
  • the vertical axis indicates the light intensity at each position detected while moving the optical detector in the groove direction by a loss (dB) based on the light intensity of the input signal light.
  • the inside of the groove 103 is The confinement of the scattered light generated in and the diffusion in the groove direction are suppressed. As a result, the light intensity of the scattered light remaining in the region outside the channel to which the signal light is input is reduced, and the motor characteristics of the light intensity of the signal light by the optical waveguide module are improved.
  • the crosstalk in the adjacent channel is improved by about 5 dB.
  • the filter fixing resin 105 is formed. It is preferable to widen the range of application of the resin that becomes 5.
  • a filter fixing resin is formed so as to cover the optical circuit 101 and the like and fill the entire package of the optical waveguide module. 105 may be provided.
  • a resin material having a low Young's modulus such as a silicone resin.
  • FIG. 15 the signal light input connected to the input terminal 111 of the optical circuit 101 is shown.
  • the drawing also shows a tape fiber 18 1 for power and a tape fiber 18 2 for signal light output connected to the output terminal 112.
  • FIG. 16 is a plan view showing a configuration of the fourth embodiment of the optical waveguide module.
  • This optical waveguide module, the substrate 1 1 0, and the planar waveguide configured to have an optical waveguide 1 0 2 i-l 0 2 8 planar waveguides type provided on the substrate 1 1 0
  • Optical circuit 1 ⁇ 1 is provided.
  • the photodetector array 106 having 16 18 is the same as the optical waveguide module shown in FIGS. 11 and 12. Further, in the present embodiment, a resin 107 for reducing scattered light, which is a single resin layer, is provided outside the resin 105 for fixing the filter.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of the optical waveguide module shown in FIG. 16 along the optical axis direction of the optical waveguide 102 n .
  • a portion including the groove 103, the reflection filter 104, and the photodetector array 106 is shown in an enlarged manner.
  • the optical waveguide 1 0 2 n in the planar waveguide type optical circuit 1 0 With respect to the optical waveguide 1 0 2 n in the planar waveguide type optical circuit 1 0 1, groove 1 0 3 crossing the optical waveguide 1 0 2 n at a predetermined position, the optical waveguide 1 0 2 n to the lower clad 1 2 2 It is formed obliquely at a predetermined tilt angle of 0 up to a depth greater than the thickness of.
  • the inner wall portion of the groove 103 in the optical circuit 101 is constituted by the core 120, the claddings 121, 122, and the substrate 110.
  • a reflection filter 104 is inserted inside of L 03.
  • the reflection filter 104 is installed so as to include at least a portion through which the signal light propagating through the optical waveguide 102 n passes at substantially the same inclination angle ⁇ as that of the groove 103.
  • the reflection filter 104 is preferably made of a dielectric multilayer filter, and converts a part of signal light having a wavelength within a predetermined signal light wavelength band propagated through the optical waveguide 102 n into a predetermined signal. In reflectivity reflect.
  • photodetector ⁇ les having optical waveguides 1 0 2 n optical detectors 1 6 1 eta respectively corresponding to A 106 is installed.
  • the photodetector array 106 has a structure in which a part of the signal light propagated through the optical waveguide 102 ⁇ is reflected by the reflection filter 104, and the reflected light is reflected by the corresponding photodetector 161 ⁇ . It is arranged to be incident on the light receiving surface.
  • the light receiving surface of the photodetector 16 1 ⁇ has a light within the wavelength band corresponding to a predetermined wavelength band corresponding to the signal light wavelength band of the signal light propagating through the optical waveguide 102 ⁇ .
  • An AR coat is provided to prevent the reflection of light.
  • the inside of the groove 103 including the reflection filter 104 is sealed with a filling resin 105.
  • This filling resin 105 is a filter fixing resin for fixing the reflection filter 104 installed inside the groove 103.
  • the filter fixing resin 105 is formed of a resin material having a higher refractive index than the core 120 of the optical waveguide 102 ⁇ with respect to signal light having a wavelength within the signal light wavelength band. ing.
  • the filter fixing resin 105 in the present embodiment includes an internal filling resin portion 151 sealing the inside of the groove 103, and a planar waveguide type optical circuit 10 including an upper portion of the groove 103. 1 and an upper filling resin portion 152 that seals a predetermined range on the upper surface side.
  • the internal filling resin portion 151 and the upper filling resin portion 152 are formed integrally using the same resin material.
  • the upper filling resin portion 152 is provided in a range including at least the light receiving surface of the photodetector array 106.
  • a single layer of scattered light reducing resin 107 is provided outside the filter fixing resin 105.
  • the resin for reducing scattered light 107 is provided in a predetermined range on the upper surface side of the planar waveguide type optical circuit 101 in the upper filling resin part 150 of the resin 105 for fixing the filter and the photodetector array 100. It is formed to cover 6.
  • the scattered light reducing resin 107 is formed of a resin material having a higher refractive index than the filter fixing resin 105 for signal light having a wavelength within the signal light wavelength band.
  • a filter fixed inside the groove 103 provided in the optical circuit 101 to insert the reflection filter 104 is fixed.
  • the resin for use 105 a resin material having a higher refractive index than the core 120 of the optical waveguide 102 n is used. Thereby, the scattered light generated inside the groove 103 is positively emitted to the outside, and confinement and diffusion of unnecessary scattered light inside the groove 103 are suppressed. Therefore, the influence of the extra scattered light is reduced, and an optical waveguide module capable of improving the signal light monitoring characteristic is obtained.
  • a resin layer using a resin material having a refractive index higher than that of the filter fixing resin 105 is formed on the outer peripheral portion thereof. 7 are provided. Thereby, the scattered light generated inside the groove 103 is more effectively emitted to the outside, so that the monitoring characteristic of the signal light can be further improved.
  • FIG. 18 is a graph showing a light intensity distribution in the optical waveguide module shown in FIGS. 16 and 17. This graph shows the spread of scattered light in the direction of the groove 103 when signal light is input to a specific channel in the 8-channel optical waveguide module having the configuration shown in FIG.
  • the horizontal axis indicates the amount of movement (/ im) in the groove direction from the optical waveguide 102 n of the channel to which the signal light has been input.
  • the vertical axis indicates the light intensity at each position detected by moving the optical detector in the groove direction, in terms of loss (dB) based on the light intensity of the input signal light.
  • the substrate 110 of the optical circuit 101 is For this purpose, a Si substrate is used.
  • the conditions for the optical waveguide 102 n and the reflection filter 104 are the same as those described above with reference to FIG.
  • the resin 105 for fixing the filter a resin material having a higher refractive index than the core 120 of the optical waveguide 102 ⁇ ⁇ is used, and as the resin 107 for reducing the scattered light,
  • the scattered light generated inside the groove 103 is confined, as in the case shown in Fig. 14.
  • the diffusion in the groove direction is suppressed, and the monitoring characteristics of the light intensity of the signal light are improved.
  • the outer periphery of the filter fixing resin 105 becomes air having a refractive index 1 lower than that of the filter fixing resin 105.
  • the resin 107 for reducing scattered light described above on the outer periphery of the resin 1 ⁇ 5 for fixing the filter the scattered light inside the resin 105 for fixing the filter can be reduced. It is possible to effectively release 107 and its outside. In the example shown in Fig. 18, the crosstalk between adjacent channels is improved by about 5 dB.
  • various resin materials may be used as the resin material used for the scattered light reducing resin 107, as long as the resin material satisfies the above-described conditions for the refractive index.
  • a resin material that is transparent to light having a wavelength within the signal light wavelength band, or a resin material that has light absorption can be used.
  • the filter fixing resin 107 is formed. Similar to 5, it is preferable to form the scattered light reducing resin 107 over a wide range (see FIG. 15).
  • the number of layers of the scattered light reducing resin in the configuration examples shown in FIGS. 16 and 17, one layer of the scattered light reducing resin 107 is provided around the outer periphery of the filter fixing resin 105. Although provided, a plurality of resin layers may be provided. In this case, a configuration is adopted in which the refractive index increases sequentially from the finoleta fixing resin 105 side toward the outside. Preferably.
  • a planar optical circuit in which a groove for inserting a reflection filter is formed is used.
  • a planar waveguide type optical circuit 101 in which a waveguide type optical waveguide 102 n is formed on a substrate 110 is used.
  • This optical circuit is not limited to a planar waveguide type optical circuit, and it is also possible to use an optical circuit in which a part or all of the optical circuit part is configured using an optical fiber.
  • FIGS. 19A and 19B are cross-sectional views each showing a cross-sectional structure of the optical waveguide module along a direction perpendicular to the optical axis of the optical waveguide.
  • FIG. 19A shows a cross-sectional structure of an optical circuit when a planar waveguide type optical waveguide is used as the optical waveguide. This corresponds to the cross-sectional structure perpendicular to the optical axis of the optical waveguide module shown in FIG. 11 and FIG.
  • FIG. 19B shows a cross-sectional structure of an optical circuit in the case where an optical fiber is used as the optical waveguide instead of the planar waveguide type optical waveguide.
  • the optical circuit shown in FIG. 19A is formed by forming the lower cladding 122, the core 120, and the upper cladding 121 on the substrate 110 as described above with reference to FIG. Be composed.
  • V-grooves 115 functioning as an optical fiber array member are formed on the upper surface of the substrate 110 in parallel and at equal intervals.
  • An optical fiber 125 comprising a core and a clad is fixed to each of the plurality of V-grooves 115, so that an optical fiber 125 serving as an optical waveguide is provided on the substrate 110.
  • An optical circuit is configured.
  • the optical fiber 125 fixed to the V-groove 115 on the upper surface side of the substrate 110 is fixed.
  • a fiber fixing resin 108 covering the upper surface and the optical fiber 125 is provided.
  • FIG. 19B when the filter fixing resin 105 is formed so as to be in contact with the upper surface of the fiber fixing resin 108, the filter fixing resin 105; Mismatch at the interface due to the refractive index mismatch with the fixing resin 108 Light reflection occurs.
  • the fiber fixing resin 108 fixing the optical fiber 125 is replaced with the filter fixing resin 108.
  • a resin material having substantially the same refractive index as the resin 105. This suppresses the reflection of light generated at the interface between the filter fixing resin 105 and the fiber fixing resin 108, thereby generating extra scattered light inside the groove and the filling resin. , Confinement and diffusion are suppressed. Therefore, the influence of the extra scattered light is reduced, and the moeta characteristic of the signal light can be improved.
  • FIG. 20 is a graph showing a light intensity distribution in an optical waveguide module using an optical fiber as an optical waveguide of an optical circuit. This graph shows the spread of scattered light in the direction of groove 103 when signal light is input to a specific channel in an 8-channel optical waveguide module using the optical circuit with the configuration shown in Fig. 19B. Is shown.
  • the horizontal axis is the optical fiber 1 of the channel to which the signal light was input.
  • the amount of movement (/ im) in the groove direction from 25 is shown.
  • the vertical axis indicates the light intensity at each position detected by moving the optical detector in the groove direction, in terms of loss (dB) based on the light intensity of the input signal light.
  • a resin material having a higher refractive index than the core of the optical fiber 125 is used as the filter fixing resin 105, and the filter fixing resin 105 and the fiber fixing resin 105 are used.
  • the filter fixing resin 105 and the fiber fixing resin 105 are used in the optical waveguide module in which the refractive indices 8 are substantially the same as each other, as in the cases shown in FIGS. 14 and 18, extra scattered light is generated and scattered light inside the filter fixing resin 105.
  • the confinement and diffusion in the groove direction are suppressed, and the monitoring characteristics of the light intensity of the signal light are improved.
  • the crosstalk in the adjacent channel is further improved by about 2 dB as compared with the example shown in FIG.
  • the optical waveguide module according to the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.
  • various configurations other than the configuration examples shown in FIGS. 11 and 12 can be used.
  • FIGS. 3A and 3B a configuration in which a photodetector array is provided on a submount substrate may be used.
  • the optical waveguide module according to the present invention can be used as an optical waveguide module capable of reducing the influence of extra scattered light and improving signal light monitoring characteristics. That is, a part of the signal light is reflected by the reflection filter installed inside the groove crossing the optical waveguide to be used for monitoring the light intensity, and the groove for introducing the reflection filter is formed in the core of the optical waveguide. According to the optical waveguide module having a configuration formed of a material having substantially the same refractive index as that of the filter fixing resin, the configuration and the manufacturing process of the optical circuit are simplified.
  • the optical waveguide module capable of improving the monitoring characteristics of signal light can be obtained.
  • a part of the signal light is reflected by the reflection filter installed inside the groove that crosses the optical waveguide to be used for monitoring the light intensity and to introduce the reflection filter.
  • Such an optical waveguide module can be applied as a signal light intensity monitor to be inserted into an optical circuit including an optical fiber and a planar optical waveguide.
  • the signal light intensity can be monitored in the optical circuit by providing the optical circuit in a predetermined portion of various optical circuits such as an optical multiplexer, an optical demultiplexer, and an optical attenuator.

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Description

糸田»
光導波路モジュール
技術分野
本発明は、 基板上に設けられた光導波路を有する光導波路モジュールに関する ものである。
背景技術
光ファイバまたは平面光導波路などの光導波路を用いた光回路においては、 各 光導波路を伝送される信号光の光強度を一定に保つなど、 信号光の光強度を好適 な値に制御することが望ましい場合がある。 このような場合、 信号光の光強度を 光回路中でモエタし、 あるいはさらに、 モニタした結果に基づいて光強度を制御 することが行われている。
発明の開示
上記した信号光の光強度のモニタには、 従来、 光導波路上に光力ブラを設けて 信号光の一部を分岐する方法が用いられている。 この方法では、 光導波路上の所 定の位置に光力ブラを設けて信号光を数 °/o程度分岐し、 分岐した光の光強度を光 検出器でモニタすることによって、 その光導波路を伝送されている信号光の光強 度をモユタする。 ここで、 このように光力ブラを用いた場合、 光回路を構成する 光学部品の点数が増加する上、 それらを融着接続する必要があるため、 光回路の 構成及び製造工程が複雑化するという問題がある。
これに対して、 光力ブラを用いることなく、 信号光の一部を反射によって取り 出して光強度をモニタする方法が提案されている。 そのような装置として、 例え ば、文献「笠原 他、 " P L Cハイプリッド集積型 8 c hタツプ付き光パヮーモ二 タ"、 2 0 0 2年電子情報通信学会総合大会 C一 3— 4 9」に記載されている装置 がある。
この装置では、 平面導波路型の光導波路を伝搬される信号光に対し、 平面導波 路型光回路に形成した溝の内側に多層膜フィルタを揷入して、 信号光の一部を反 射する。 そして、 多層膜フィルタによって反射された信号光をフォトダイオード で検出することにより、 信号光の光強度をモエタしている。 また、 このモニタ装 置においては、 迷光によるチャンネル間のクロストークを抑制するため、 多層膜 フィルタとフォトダイォードとの間などでの所定の部位に、 光吸収材料を充填し た遮光溝を形成している。
し力、しながら、 このように反射フィルタからの反射光を用いて伝搬される信号 光をモユタする構成では、 光導波路に対して反射フィルタを揷入するための溝の 内部において、 各部位での光の反射などによって余分な散乱光が発生するという 問題がある。 このような散乱光は、 反射フィルタからの反射光を検出するフォト ダイオードでの S /N比や、 隣接するフォトダイオード間でのクロストークなど の信号光のモニタ特性を劣化させる原因となる。
本発明は、 以上の問題点を解決するためになされたものであり、 余分な散乱光 の影響が低減されて、 信号光のモニタ特性を向上することが可能な光導波路モジ ユールを提供することを目的とする。
このような目的を達成するために、 本発明による光導波路モジュールは、 （1 ) 基板、 及び基板上に設けられた光導波路を含んで構成され、 光導波路の所定位置 を横切るように形成された溝を有する光回路と、 （2 )光回路の溝の内側に光導波 路を伝搬される信号光が通過する部位を含むように設置され、 信号光の一部を所 定の反射率によって反射する反射フィルタと、 （3 )少なくとも溝の内側を封止す るように充填されて反射フィルタを固定するフィルタ固定用樹脂と、 （4 )反射フ ィルタによつて信号光の一部が反射された反射光を検出する光検出器とを備え、
( 5 ) 光回路の溝は、 所定の信号光波長帯域内にある波長を有する信号光に対し て、 光導波路のコァ及びフィルタ固定用樹脂と略同一の屈折率を有する材料によ つて形成されていることを特徴とする。
上記した光導波路モジュールにおいては、 光導波路上に設けられた溝に揷入さ れた反射フィルタを用いて信号光の光強度をモニタすることにより、 光回路の構 成及ぴ製造工程が簡単化されている。 また、 反射フィルタを揷入するために光回 路に設けられる溝を構成している各部位の材料について、 光導波路のコア、 及び 溝の内側の充填樹脂と略同一の屈折率の材料を用いることとしている。 これによ り、 光導波路を含む光回路に形成された溝の内壁部分、 フィ タ固定用樹脂、 及 びそれらの境界面などの各部位での光の反射が抑制されるので、 溝の内部におけ る余分な散乱光の発生が低減される。 したがって、 信号光のモニタ特性を向上す ることが可能な光導波路モジュールが得られる。
また、本発明による光導波路モジュールは、 （1 )基板、及び基板上に設けられ た光導波路を含んで構成され、 光導波路の所定位置を横切るように形成された溝 を有する光回路と、 （2 )光回路の溝の内側に光導波路を伝搬される信号光が通過 する部位を含むように設置され、 信号光の一部を所定の反射率によって反射する 反射フィルタと、 （3 )少なくとも溝の内側を封止するように充填されて反射フィ ルタを固定するフィルタ固定用樹脂と、 （ 4 )反射フィルタによって信号光の一部 が反射された反射光を検出する光検出器とを備え、 （5 ) フィルタ固定用樹脂は、 所定の信号光波長帯域内にある波長を有する信号光に対して、 光導波路のコアよ りも高い屈折率を有する樹脂材料によって形成されていることを特徴とする。 上記した光導波路モジュールにおいては、 光導波路上に設けられた溝に揷入さ れた反射フィルタを用いて信号光の光強度をモニタすることにより、 光回路の構 成及び製造工程が簡単化されている。 また、 光回路に設けられて反射フィルタが 揷入される溝の内部に充填されるフィルタ固定用榭脂について、 光導波路のコア よりも屈折率が高い樹脂材料を用いることとしている。 これにより、 溝の内部に おいて発生した散乱光が積極的に外部へと放出されるので、 溝の内部での余分な 散乱光の閉じ込め及び拡散が抑制される。 したがって、 余分な散乱光の影響が低 減されて、 信号光のモエタ特性を向上することが可能な光導波路モジュールが得 られる。
図面の簡単な説明 .図 1は、 光導波路モジュールの第 1実施形態の構成を示す平面図である。 図 2は、 図 1に示した光導波路モジュールの光軸に沿った,断面構造を一部拡大 して示す断面図である。
図 3 A及び図 3 Bは、 光導波路モジュールの構成の一例を示す （A) 平面図、 及び （B ) 断面図である。
図 4は、 図 3 A及び図 3 Bに示した光導波路モジュールにおける光強度分布を 示すグラフである。
図 5は、 光導波路モジュールでの散乱光の発生について示す模式図である。 図 6 A及び図 6 Bは、 図 1に示した光導波路モジュールにおける光強度分布を 示すグラフである。
図 7は、 光導波路モジュールの第 2実施形態の構成を示す平面図である。 図 8 A及び図 8 Bは、 図 7に示した光導波路モジュールの光軸に垂直な断面構 造を一部拡大して示す （A) I— I矢印断面図、 及び （B ) Π _ Π矢印断面図で ある。
図 9 Α〜図 9 Cは、 図 7に示した光導波路モジュールの製造方法を模式的に示 す工程図である。
図 1 0 A及び図 1 0 Bは、 図 7に示した光導波路モジュールの製造方法を模式 的に示す工程図である。
図 1 1は、 光導波路モジュールの第 3実施形態の構成を示す平面図である。 図 1 2は、 図 1 1に示した光導波路モジュールの光軸に沿った断面構造を一部 拡大して示す断面図である。
図 1 3は、 光導波路モジュールでの散乱光の発生について示す模式図である。 図 1 4は、 図 1 1に示した光導波路モジュールにおける光強度分布を示すダラ フである。
図 1 5は、 図 1 1に示した光導波路モジュールの構成の変形例を示す平面図で ある。 図 1 6は、 光導波路モジュールの第 4実施形態の構成を示す平面図である。 図 1 7は、 図 1 6に示した光導波路モジュールの光軸に沿った断面構造を一部 拡大して示す断面図である。
図 1 8は、 図 1 6に示した光導波路モジュールにおける光強度分布を示すダラ フである。
図 1 9 A及び図 1 9 Bは、 光導波路として （A) 平面導波路型の光導波路、 及 び （B ) 光ファイバを用いた場合における光回路の光軸に垂直な断面構造を示す 断面図である。
図 2 0は、 光回路の光導波路として光ファイバを用いた光導波路モジュールに おける光強度分布を示すグラフである。
発明を実施するための最良の形態
以下、 図面とともに本発明による光導波路モジュールの好適な実施形態につい て詳細に説明する。 なお、 図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、 重複する説明を省略する。 また、 図面の寸法比率は、 説明のものと必ずしも一致 していない。
図 1は、 本発明による光導波路モジュールの第 1実施形態の構成を示す平面図 である。 この光導波路モジュールは、 基板 1 0、 及び基板 1 0上に設けられた 8 本 （8チャンネル） の光導波路 2 1〜2 8を有して構成される光回路 1を備えてい る。 本実施形態においては、 光導波路 2 2 8として、 基板 1 0上に形成された 平面導波路型の光導波路が用いられている。
光導波路 2 i〜 2 8のそれぞれは、 所定の光伝送方向 （図 1中の矢印の方向） に 沿って、 平面導波路型光回路 1の入力端 1 1から出力端 1 2に向かって、 互いに 平行かつ等間隔に形成されている。 また、 平面導波路型光回路 1の光伝送方向に 対する所定位置に、 光導波路 2 i〜 2 8を横切る溝 3が形成されている。
この光回路 1の溝 3には、 その内側に、 各光導波路 2 〜 2 8を伝搬される信号 光の一部を所定の反射率によって反射する反射フィルタ 4が設置されている。 溝 3の内側は、 充填樹脂 5によって封止されている。 また、 溝 3よりも光伝送方向 の上流側の位置で、 平面導波路型光回路 1の上面側には、 光検出器アレイ 6が設 置されている。 この光検出器アレイ 6は、 平面導波路型光回路 1に設けられた 8 本の光導波路 2 i〜 2 8にそれぞれ対応する 8個の光検出器 6 ：^〜6 1 8を有し ている。
図 2は、 図 1に示した光導波路モジュールの断面構造を、 光導波路 2 n ( n = 1〜8 ) の光軸方向 （平面導波路型光回路 1の光伝送方向） に沿って示す断面図 である。 なお、 この図 2においては、 溝 3、 反射フィルタ 4、 及び光検出器ァレ ィ 6を含む部分を拡大して示してある。
平面導波路型光回路 1における光導波路 2 nは、 図 2に示すように、 下部クラ ッド 2 2、 コア 2 0、 及び上部クラッド 2 1が基板 1 0上に形成されることによ つて構成されている。 この光導波路 2 nに対して、 光導波路 2 nを所定位置で横切 る溝 3は、 コア 2 0に相当し、 光導波路 2 nを伝搬される信号光が通過する部位 を少なくとも含む深さ dで形成されている。 また、 この溝 3は、 光導波路 2 nの 光軸に直交 （基板 1 0に直交） する垂直軸に対して、 所定の傾き角度 0 ( 0 ° < Θ ) で斜めに形成されている。
本実施形態においては、 溝 3の深さ dは下部クラッド 2 2までの光導波路 2 n の厚さよりも大きく設定されており、 溝 3の下方の一部は、 基板 1 0の所定部位 を除去することによって形成されている。 このとき、 光回路 1における溝 3の内 壁部分は、 コア 2 0、 クラッド 2 1、 2 2、 及び基板 1◦によって構成されてい る。
溝 3の内側には、 反射フィルタ 4が揷入されている。 反射フィルタ 4は、 溝 3 と略同一の傾き角度 0で、 光導波路 2 nを伝搬される信号光が通過する部位を少 なくとも含むように設置されている。 この反射フィルタ 4は、 好ましくは誘電体 多層膜フィルタからなり、 光導波路 2 nを伝搬される所定の信号光波長帯域内に ある波長を有する信号光の一部を所定の反射率で反射する。 平面導波路型光回路 1の上部クラッド 2 1の上面側にある所定位置には、 各光 導波路 2 nにそれぞれ対応した光検出器 6 l n ( n = l〜8 ) を有する光検出器ァ レイ 6が設置されている。 この光検出器アレイ 6は、 光導波路 2 nを伝搬される 信号光の一部が反射フィルタ 4で反射された反射光が、 それぞれ対応する光検出 器 6 1 nの受光面へと入射されるように配置されている。
本実施形態においては、 光検出器アレイ 6は、 平面導波路型光回路 1の上面に 対して、 受光面が角度 α ( 0 ° く αく 9 0 ° ) で斜めとなるように設置されてい る。 この角度 αは、 好ましくは、 反射フィルタ 4からの反射光が光検出器 6 1 η の受光面に対して略直交する角度 ]3で入射されるように設定される。 図 2に示し た構成例では、 光検出器アレイ 6の光検出器 6 1 ηとして表面入射型のフォトダ ィオードが用いられており、 反射フィルタ 4に対面している光検出器アレイ 6の 表面が、 反射フィルタ 4からの反射光が入射される受光面となっている。
また、 光検出器 6 1 ηの受光面には、 光導波路 2 ηを伝搬されている信号光の信 号光波長帯域に対応する所定の波長帯域に対して、 その波長帯域内の光の反射を 防止するコート膜である反射防止コート （A Rコート） が設けられている。
反射フィルタ 4を含む溝 3の内側は、 充填樹脂 5によって封止されている。 こ の充填樹脂 5は、 溝 3の内側に設置された反射フィルタ 4を固定するフィルタ固 定用樹脂となっている。 フィルタ固定用樹脂 5としては、 好ましくは、 信号光が 伝搬される光導波路 2 ηのコア 2 0と略同一の屈折率を有する樹脂材料が用いら れる。
本実施形態におけるフィルタ固定用樹脂 5は、 溝 3の内側を封止している内部 充填樹脂部 5 1と、 溝 3の上部を含む平面導波路型光回路 1の上面側の所定範囲 を封止している上部充填樹脂部 5 2とからなる。 これらの内部充填樹脂部 5 1及 ぴ上部充填樹脂部 5 2は、 同一の樹脂材料を用いて一体に形成されている。 一般 には、 フィルタ固定用樹脂は、 少なくとも溝の内側を封止するように充填されて 形成される。 また、 上部充填樹脂部 5 2は、 光検出器アレイ 6の受光面を少なくとも含む範 囲で設けられている。 これにより、 信号光の一部を反射する反射フィルタ 4と、 反射フィルタ 4からの反射光を検出する光検出器 6 l nとの間において、 反射光 が伝搬する反射光路がフィルタ固定用樹脂 5によって充填されている。
ここで、 平面導波路型光回路 1に設けられた反射フィルタ 4を挿入するための 溝 3は、 信号光波長帯域内にある波長を有する信号光に対して、 光導波路 2 nの コア 2 0、 及ぴフィルタ固定用樹脂 5と略同一の屈折率を有する材料によって形 成されている。 具体的には、 その内壁部分がコア 2 0、 クラッド 2 1、 2 2、 及 び基板 1 0から構成されている図 2に示す溝 3においては、 溝 3の一部を構成し ている基板 1 0として、 光導波路 2 nのコア 2 0、 及びフィルタ固定用樹脂 5と 略同一の屈折率を有するガラス材料からなるガラス基板が用いられる。 なお、 コ ァ 2 0と、 クラッド 2 1、 2 2との屈折率差は、 一般には充分に小さい。
以上の構成において、 入力端 1 1側の光導波路 2 nを伝搬されてきた所定波長 の信号光が、 上流側端面 3 1を介して溝 3内の内部充填樹脂部 5 1へと出射され ると、 信号光の一部が光軸に対して斜めの反射フィルタ 4によって、 所定の反射 率で平面導波路型光回路 1の斜め上方へと反射される。 また、 それ以外の信号光 成分は、 内部充填樹脂部 5 1及び反射フィルタ 4を透過して、 下流側端面 3 2を 介して出力端 1 2側の光導波路 2 nへと入射される。
一方、 反射フィルタ 4によって反射された反射光は、 内部充填樹脂部 5 1、 及 ぴ上部充填樹脂部 5 2を介して光検出器ァレイ 6に到達し、 その受光面から光検 出器 6 l nへと所定の入射角度 |3で入射される。 そして、 光検出器 6 l nで検出さ れた反射光の光強度から、 光導波路 2 nを伝搬されている信号光の光強度がモ- タされる。
本実施形態の光導波路モジュールの効果について説明する。
図 1及び図 2に示した光導波路モジュールにおいては、 光回路 1に設けられた 光導波路 2 nを伝搬される信号光を光力ブラなどによって分岐するのではなく、 光導波路 2 n上に設けられた溝 3に設置した反射フィルタ 4によつて信号光の一 部を反射させ、 その反射光によって信号光の光強度をモニタすることが可能な構 成としている。 これにより、 光回路の構成及ぴ製造工程が簡単化される。
また、 反射フィルタ 4を挿入するために平面導波路型光回路 1に設けられる溝 3を構成している各部位の材料について、 光導波路 2 nのコア 2 0、 及び溝 3の 内側を充填するフィルタ固定用樹脂 5と略同一の屈折率の材料を用いることとし ている。 これにより、 光導波路 2 ~ 2 8を含む光回路 1に形成された溝 3の内壁 部分、 フィルタ固定用樹脂 5、 及びそれらの境界面などの各部位での光の反射が 抑制されるので、 溝 3の内部における余分な散乱光の発生が低減される。 したが つて、 信号光のモニタ特性を向上することが可能な光導波路モジュールが得られ る。
このような溝 3の具体的な構成としては、 上記実施形態に示す例では、 溝 3の 一部を構成している基板 1 0について、 光導波路 2 nのコア 2 0、 及びフィルタ 固定用樹脂 5と略同一の屈折率の材料からなる基板を用いている。 このような材 料からなる基板 1 0を用いて光回路 1を構成することにより、 上記した条件を満 たす溝 3を平面導波路型光回路 1において容易に形成することができる。
また、 光回路 1の溝 3を形成する材料については、 基板 1 0の材料として、 光 導波路 2 nのコア 2 0、 及びフィルタ固定用樹脂 5と略同一の屈折率を有するガ ラス材料を用いている。 このように、 加工性が良好でかつ安価なガラス材料を用 いることにより、 低コストで光導波路モジュールを作製することができる,。 ある いは、 ガラス材料以外の材料を用いても良い。 また、 基板以外の部材が溝を構成 している場合には、 そのような部材の材料として、 上記した基板 1 0と同様に、 光導波路のコァ及びフィルタ固定用樹脂と略同一の屈折率を有する材料を用いる ことが好ましい。
また、 光回路 1に形成される溝 3については、 図 2に示したように、 光導波路
2 nの光軸に直交する垂直軸に対して所定の傾き角度 Θで斜めに形成することが 好ましい。 これにより、 反射フィルタ 4からの反射光を光検出器 6 1 nで検出す ることによつて信号光の光強度のモニタを行う構成を、 好適に実現することがで きる。 なお、 この場合、 信号光の一部を反射する反射フィルタ 4として、 直交す る 2つの偏波に対する反射率がほぼ等しくされる偏波補償が実現された反射フィ ルタを用いることが好ましい。
なお、 基板上に光導波路が設けられるとともに、 反射フィルタを揷入するため の溝が形成される光回路としては、 図 1及び図 2においては平面導波路型の光導 波路 2 nを用いた平面導波路型光回路 1を示したが、 これ以外の構成を有する光 回路を用いても良い。 例えば、 基板上に形成された固定用の V溝に光導波路であ る光ファイバを固定して構成される光回路、 あるいは平面導波路型の光導波路と 光ファイバとを併用して構成される光回路などを用いることができる。
図 1及び図 2に示した光導波路モジュールの構成及び効果について、 さらに具 体的に説明する。
図 3 A及び図 3 Bは、 光導波路モジュールの構成の一例を示す （A) 平面図、 及び （B ) 断面図である。 この光導波路モジュールは、 図 1及び図 2に示した光 導波路モジュールの効果について説明するために示すものであり、 図 3 Aの平面 図、 及び図 3 Bの断面図は、 それぞれ図 1の平面図、 及び図 2の断面図に対応し た図となっている。
図 3 A及び図 3 Bに示す光導波路モジュールは、 8本の平面導波路型の光導波 路 9 2及び溝 9 3が基板 9 0上に設けられた平面導波路型光回路 9と、 溝 9 3の 内側に設置された反射フィルタ 9 4と、 フィルタ固定用樹脂 9 5と、 サブマウン ト基板 9 7と、 フィルタ固定用樹脂 9 5及ぴサブマゥント基板 9 7上に配置され た光検出器アレイ 9 6とから構成されている。 また、 本構成例においては、 溝 9 3の一部を構成している光回路 9の基板 9 0として、 S i (シリコン） 基板が用 いられている。
図 4は、 図 3 A及び図 3 Bに示した光導波路モジュールにおける光強度分布を 示すグラフである。 このグラフは、 上記構成を有する 8チャンネルの光導波路モ ジュールにおいて特定のチャンネルに信号光を入力した場合での、 溝 9 3の方向 についての散乱光の広がりを示している。
このグラフにおいて、 横軸は、 信号光が入力されたチャンネルの光導波路から の溝方向についての移動量 （/z m) を示している。 また、 縦軸は、 光検出器を溝 方向に移動させながら検出した各位置での光強度を、 入力した信号光の光強度を 基準とした損失 （d B ) によって示している。
具体的な条件としては、 光導波路 9 2として
Figure imgf000013_0001
4 °/0の平面導波路型の 光導波路を用い、 溝 9 3の幅を 2 5 z m、 傾きを 0 = 1 0 ° とした。 また、 反射 フイノレタ 9 4としては、 厚さ 2 0 x mのポリイミド基板ベースの反射フイノレタを 用いた。 また、 反射光を検出する光検出器アレイ 9 6としては、 受光面積 1 2 0 X 2 0 0 μ ιηの表面入射型フォトダイオードを配列した 8チャンネルのフォトダ ィオードアレイを用い、 反射フィルタ 9 4での反射点から光検出器アレイ 9 6の 受光面までの距離は 7 0 0 μ πιとした。
図 4に示すグラフにおいでは、 信号光が入力されたチャンネルの光導波路を中 心とする移動量が一 1 0 0 μ ΐη〜1 0 0 111の領域1 0では、 信号光自体の光強 度分布に対応して、 ほぼガウシアン型の光強度分布が得られている。 一方、 その 外側の領域 R l、 R 2では、 検出される光強度は充分には小さくならず、 ある程 度の光強度が広い範囲で残存している。 例えば、 2 5 0 μ ΐη離れた位置に隣接す るチャンネノレのフォトダイオードがあるとすると、 このチャンネノレでのクロスト ークは 3 8 d Β程度となる。 ここで、 チャンネル間でのクロストークは、 正規チ ャンネル以外のチャンネルで検出される光強度の、 正規チヤンネルで検出される 光強度に対する比によって表している。
このような外側の領域 R 1、 R 2での余分な光強度分布の残存、 及びそれによ つて生じる光検出器での S ZN比の劣化、 あるいは隣接するチャンネル間でのク ロストークの劣化などの原因として、 反射フィルタを揷入するための溝の内部に おける余分な散乱光の発生が挙げられる。 図 5は、 光導波路モジュールにおける 散乱光の発生について示す模式図である。
すなわち、 光回路の基板として S i基板を用いている図 3 A及び図 3 Bに示し た光導波路モジュールでは、 溝を構成している各部位の屈折率 nは、 平面導波路 型光導波路または光ファイバなどの石英系の光導波路が n = l . 4 6、 ポリイミ ド基板ベースの反射フィルタが n = 1 . 6、 光回路の S i基板が n = 3 . 4 6程 度である。 このような構成では、 溝の各部位での屈折率の違いにより、 それらの 境界面において光の反射が発生する。 例えば、 S i基板は通信用の信号光波長帯 域として用いられる λ = 1 . 5 5 / mの波長帯域では、 信号光に対してほぼ透明 である。 しかしながら、 例えばフィルタ固定用樹脂などの他の部位との屈折率の 違いにより、 その境界面で光の余分な反射が発生する。
また、 反射フィルタを固定するために溝の内側が樹脂で充填されている上記構 成では、 溝の内部において発生した散乱光は、 高屈折率の S i基板との境界面な どで反射されながら、 図 5中に点線によって模式的に示すように、 反射フィルタ の周辺に閉じ込められて溝の内部で溝方向へと拡散される。 また、 溝の内部での 散乱光は、 溝の内壁の面荒れ、 反射フィルタでの光の屈折、 溝の下流側端面から 光導波路へと信号光が再入力される際の結合損失、 光検出器の受光面での光の反 射などによっても発生するが、 このような散乱光も、 同様に、 反射フィルタの周 辺に閉じ込められて溝方向へと拡散される。
これに対して、 図 1及び図 2に示した光導波路モジュー^ ^においては、 光導波 路 2 nのコア 2 0、 及びフィルタ固定用樹脂 5と略同一の屈折率を有するガラス 材料などの材料からなる基板 1 0を用いて光回路 1を構成し、 この光回路 1に反 射フィルタ 4を挿入するための溝 3を形成している。
これにより、 溝 3の各部位の境界面での屈折率の違いが低減されるので、 境界 面での光の反射などによる余分な散乱光の発生が抑制される。 また、 溝 3の内部 での散乱光の閉じ込め、 及び溝方向への拡散も同様に抑制される。 これにより、 溝 3の内部で発生した散乱光による、 光検出器での S /N比や、 隣接するチャン ネル間でのクロストークなどの信号光のモニタ特性の劣化が防止され、 そのモニ タ特性が向上される。
図 6 A及ぴ図 6 Bは、 図 1及び図 2に示した光導波路モジュールにおける光強 度分布を示すグラフである。 ここで、 図 6 Aは、 図 1に示した構成において、 光 回路の基板を S i基板に置き換えた場合の光強度分布のグラフを示している。 ま た、 図 6 Bは、 上記したように石英ガラス基板を用いた場合の光強度分布のダラ フを示している。 これらのグラフは、 図 1の構成を有する 8チャンネルの光導波 路モジュールにおいて特定のチヤンネルに信号光を入力した場合での、 溝 3の方 向についての散乱光の広がりをそれぞれ示している。
これらのグラフにおいて、 横軸は、 信号光が入力されたチャンネルの光導波路 2 nからの溝方向についての移動量 （μ ιη) を示している。 また、 縦軸は、 光検 出器を溝方向に移動させながら検出した各位置での光強度を、 入力した信号光の 光強度を基準とした損失 （d B ) によって示している。
具体的な条件としては、 上記した S i基板及び石英ガラス基板を除いて、 図 6
A及び図 6 Bのいずれの場合においても、 同様の構成の光導波路モジュールとし ている。 フィルタ固定用樹脂 5の材料としては、 屈折率 n = l . 4 8の有機シリ コーン系樹脂を用いている。 また、 ここでは、 このフィルタ固定用樹脂 5の外側 に、 屈折率 n = 1 . 5 3の U Vアクリル系樹脂を用いた散乱光低減用樹脂 （図 1 及び図 2には図示していない） を設けている。 光導波路 2 n及び反射フィルタ 4 等に関しては、 図 4に関して上述した条件と同様である。
図 6 Aに示すように、 溝の一部を構成する基板として高屈折率の S i基板を用 いた光導波路モジュールでは、 信号光が入力されたチャンネルを含む領域 S 0で は、 信号光自体の光強度分布に対応して、 ほぼガウシアン型の光強度分布が得ら れている。 一方、 このような構成では、 反射フィルタ 4が設置される溝 3の内部 で余分な散乱光が発生し、 溝 3の内部に閉じ込められて溝方向に外周へと拡散さ れる。 このとき、 信号光が入力されたチャンネルの光検出器によって検出される 散乱光の光強度は減少するが、 外側の領域 S l、 S 2では、 ある程度の光強度で 散乱光が広い範囲に残存する。
これに対して、 図 6 Bに示すように、 溝の一部を構成する基板として光導波路 2 nのコア 2 0及びフィルタ固定用樹脂 5と略同一の屈折率を有する石英ガラス 基板を用いた光導波路モジュールでは、 溝 3の内部での散乱光の発生、 閉じ込め 、 及び溝方向への拡散が抑制される。 これにより、 外側の領域 S l、 S 2に残存 する散乱光の光強度が低減され、 隣接するチャンネルでのクロストークが 4 0 d B以下に抑制されている。 これにより、 光導波路モジュールによる信号光の光強 度のモニタ特性が向上される。
図 7は、 光導波路モジュールの第 2実施形態の構成を示す平面図である。 この 光導波路モジュールは、 基板 1 0、 及び基板 1 0上に設けられた平面導波路型の 光導波路 2 〜 2 8を有して構成される平面導波路型光回路 1を備えている。 本導波路モジュールの構成は、平面導波路型光回路 1の光導波路 2 i〜 2 8及び 溝 3、 フィルタ固定用樹脂 5、 及び光検出器 6 l i e 1 8を有する光検出器ァレ ィ 6については、 図 1及び図 2に示した光導波路モジュールと同様である。 また 、 光導波路 2 nを含む位置での光導波路モジュールの光軸に沿った断面構造は、 第 1実施形態について図 2に示したものと同様である。 なお、 図 7においては、 見やすさのため、 内部充填樹脂部 5 1及び上部充填樹脂部 5 2からなるフィルタ 固定用樹脂 5について図示を省略している。
本実施形態においては、各光導波路 2 2 8を伝搬される信号光の一部を所定 の反射率によって反射する反射フィルタとして、 8本の光導波路 2 i〜 2 8に対応 して、 8個の反射フィルタ 4 1 〜 1 8が溝 3の内側に設置されている。
図 8 A及び図 8 Bは、 図 7に示した光導波路モジュールの断面構造を、 光導波 路 2 n ( n = l〜8 ) の光軸に垂直な方向に沿って示す （A) I— I矢印断面図 、 及ぴ （B ) II— II矢印断面図である。 ここで、 図 8 Aは、 図 7にその断面の位 置を示すように、 溝 3及ぴフィルタ固定用樹脂 5が設けられていない位置におい て光導波路 2 nの構造を示す断面図である。 また、 図 8 Bは、 溝 3及びフィルタ 固定用樹脂 5が設けられている位置において、 反射フィルタ 4 l nなどの溝 3の 内側の構造を示す断面図である。
反射フィルタ 4 l n ( n = l〜8 ) のそれぞれは、 溝 3と略同一の傾き角度 0 で、 光導波路 2 nを伝搬される信号光が通過する部位を少なくとも含むように設 置されている。 この反射フィルタ 4 1 nは、 好ましくは誘電体多層膜フィルタか らなり、 光導波路 2 nを伝搬される所定の信号光波長帯域内にある波長を有する 信号光の一部を所定の反射率で反射する。
また、溝 3の内側における 8個の反射フィルタ 4 l^ A 1 8のそれぞれの間に は、 光遮蔽材料からなる光遮蔽層 7が設けられている。 また、 両端に位置する反 射フィルタ 4 1い 4 1 8のそれぞれと対応する溝 3の端部との間にも、 同様に光 遮蔽層 7が設けられている。 これにより、 溝 3の内側には、 図 8 Bに示すように 、 溝方向に沿って反射フィルタ 4 1 nと光遮蔽層 7とが交互に設けられている。 光遮蔽層 7の光遮蔽材料としては、 例えば、 信号光波長帯域内にある波長を有す る光を吸収する光吸収材料などが用いられる。
平面導波路型光回路 1の上部クラッド 2 1の上面側にある所定位置には、 各光 導波路 2 n及び反射フィルタ 4 l nにそれぞれ対応した光検出器 6 l n ( n = l〜 8 ) を有する光検出器アレイ 6が設置されている。 この光検出器アレイ 6は、 光 導波路 2 nを伝搬される信号光の一部が反射フィルタ 4 l nで反射された反射光 力 それぞれ対応する光検出器 6 1 nの受光面へと入射されるように配置されて いる。
本実施形態の光導波路モジュールにおいては、 第 1実施形態と同様に、 反射フ ィルタ 4を揷入するために光回路 1に設けられる溝 3の一部を構成している基板 1 0について、 光導波路 2 nのコア 2 0、 及ぴフィルタ固定用樹脂 5と略同一の 屈折率の材料からなる基板を用いている。 これにより、 光導波路 2 i〜 2 8を含む 光回路 1に形成された溝 3の内壁部分、 フィルタ固定用樹脂 5、 及びそれらの境 界面などの各部位での光の反射が抑制されるので、 溝 3の内部における余分な散 乱光の発生が低減される。 したがって、 信号光のモニタ特性を向上することが可 能な光導波路モジュールが得られる。
さらに、 光回路 1に設けられている 8本の光導波路 2 i〜28に対し、 溝 3の内 側に、光導波路 2 〜 28のそれぞれに対応する 8個の反射フィルタ41 !~418 と、 光遮蔽層 7とを交互に設けている。 このとき、 溝 3の内部において余分な散 乱光がある程度発生した場合であつても、 それらの散乱光の溝方向への拡散が光 遮蔽層 7によって防止される。 これにより、 隣接するチャンネル間でのクロスト ークの発生が抑制されるので、 信号光のモニタ特性をさらに向上することができ る。 このような構成は、 一般に、 N本 （Nは複数） の光導波路を有する光導波路 モジュールにおいて適用することができる。
図 9A〜図 9 C、 図 10A、 及び図 10 Bは、 図 7、 図 8 A及び図 8 Bに示し た光導波路モジュールの製造方法の一例を模式的に示す工程図である。 ここで、 図 9 A〜図 9 Cにおいては、 光軸に沿った断面図 （図 2参照） によって各工程を 示している。 また、 図 10A、 図 1 OBにおいては、 平面図 （図 1参照） によつ て各工程を示している。
まず、 石英ガラスなどの材料からなる基板 10上に光導波路 2 nを構成するコ ァ 20、 クラッド 21、 22が形成された平面導波路型光回路 1において、 光伝 送方向に対する所定位置に、光導波路 2 i〜 28を横切る溝 3を R I Eエッチング によって形成する （図 9 A；)。 次に、 溝 3を含む光回路 1の上面側に、 Ge (ゲル マニウム） が高濃度に添加された Ge添加ガラス層 70を FHD法によって形成 する （図 9 B)。
ここで、 G eは光吸収効果を有する添加物であり、 上記した Ge添加ガラス層 70は、 光遮蔽層として用いることが可能なガラス層となっている。 Ge添加ガ ラス層 70への G eの添加率は、 例えば 9w t% (重量％) 程度に設定される。 続いて、 溝 3の内側に形成された部分を除いて G e添加ガラス層 70をエッチバ ックして、 光回路 1の上面を出す （図 9 C)。
次に、 ェッチバック後に溝 3の内側に残された G e添加ガラス層 70のうち、 光導波路 2 i Ss上にある部分を R I Eエッチングによって除去して、光遮蔽層 7を形成する （図 1 OA)。 そして、 G e添加ガラス層が除去された溝 3の内側に
、光導波路 S Ssに対応する反射フィルタ 41^〜418をそれぞれ揷入する （ 図 10B)。 さらに、 フィルタ固定用樹脂 5の形成、及び光検出器アレイ 6の設置 等を行うことにより、 図 7、 図 8 A及び図 8 Bに示した構成の光導波路モジユー ルを作製することができる。
本発明による光導波路モジュールは、 上記した実施形態に限られるものではな く、 様々な変形が可能である。 例えば、 反射フィルタからの反射光を検出するた めの光検出器の構成及び設置方法については、 図 1及び図 2に示した構成例以外 にも、 様々な構成を用いることができる。 例えば、 図 3 A及び図 3 Bに示すよう に、 サブマウント基板上に光検出器アレイを設置する構成を用いても良い。
本発明による光導波路モジュールの好適な実施形態についてさらに説明する。 図 1 1は、 本発明による光導波路モジュールの第 3実施形態の構成を示す平面 図である。 この光導波路モジュールは、 基板 1 10、 及び基板 110上に設けら れた 8本 （8チャンネル） の光導波路 102i〜l 028を有して構成される光回 路 101を備えている。 本実施形態においては、 光導波路 1 O Si l O Ssとし て、 基板 1 10上に形成された平面導波路型の光導波路が用いられている。 また 、 基板 1 10としては、 例えば S i (シリコン） 基板などが用いられる。
光導波路 102 i~ 1028のそれぞれは、 所定の光伝送方向 （図 1 1中の矢印 の方向） に沿って、 平面導波路型光回路 101の入力端 1 1 1から出力端 1 12 に向かって、 互いに平行かつ等間隔に形成されている。 また、 平面導波路型光回 路 101の光伝送方向に対する所定位置に、光導波路 102i〜l 028を横切る 溝 103が形成されている。 この光回路 101の溝 103には、 その内側に、 各光導波路 102 〜1028 を伝搬される信号光の一部を所定の反射率によって反射する反射フィルタ 104 が設置されている。 溝 103の内側は、 充填樹脂 105によって封止されている 。 また、 溝 1 03よりも光伝送方向の上流側の位置で、 平面導波路型光回路 10 1の上面側には、 光検出器アレイ 106が設置されている。 この光検出器アレイ 106は、 平面導波路型光回路 10 1に設けられた 8本の光導波路 102 i〜l 028にそれぞれ対応する 8個の光検出器 16 1 〜1618を有している。
図 12は、 図 1 1に示した光導波路モジュールの断面構造を、 光導波路 102 n (n = l〜8) の光軸方向 （平面導波路型光回路 101の光伝送方向） に沿つ て示す断面図である。 なお、 この図 1 2においては、 溝 103、 反射フィルタ 1 04、 及び光検出器アレイ 106を含む部分を拡大して示してある。
平面導波路型光回路 10 1における光導波路 102nは、 図 1 2に示すように 、 下部クラッド 122、 コア 120、 及び上部クラッド 121が基板 1 10上に 形成されることによって構成されている。 この光導波路 102 nに対して、 光導 波路 102nを所定位置で横切る溝 103は、 コア 120に相当し、 光導波路 1 02 nを伝搬される信号光が通過する部位を少なくとも含む深さ dで形成されて いる。 また、 この溝 103は、 光導波路 1 02 nの光軸に直交 （基板 1 1 0に直 交） する垂直軸に対して、 所定の傾き角度 Θ (0° < 0) で斜めに形成されてい る。
本実施形態においては、 溝 103の深さ dは下部クラッド 1 22までの光導波 路 102 nの厚さよりも大きく設定されており、 溝 103の下方の一部は、 S i 基板などからなる基板 1 10の所定部位を除去することによって形成されている 。 このとき、 光回路 101における溝 103の内壁部分は、 コア 120、 クラッ ド 121、 1 22、 及ぴ基板 1 10によって構成されている。
溝 103の内側には、 反射フィルタ 1◦ 4が挿入されている。 反射フィルタ 1
04は、 溝 103と略同一の傾き角度 Θで、 光導波路 102nを伝搬される信号 光が通過する部位を少なくとも含むように設置されている。 この反射フィルタ 1 0 4は、 好ましくは誘電体多層膜フィルタからなり、 光導波路 1 0 2 nを伝搬さ れる所定の信号光波長帯域内にある波長を有する信号光の一部を所定の反射率で 反射する。
平面導波路型光回路 1 0 1の上部クラッド 1 2 1の上面側にある所定位置には
、 各光導波路 1 0 2 nにそれぞれ対応した光検出器 1 6 l n ( n = l〜8 ) を有す る光検出器アレイ 1 0 6が設置されている。 この光検出器アレイ 1 0 6は、 光導 波路 1 0 2 nを伝搬される信号光の一部が反射フィルタ 1 0 4で反射された反射 光が、 それぞれ対応する光検出器 1 6 l nの受光面へと入射されるように配置さ れている。
本実施形態においては、 光検出器アレイ 1 0 6は、 平面導波路型光回路 1 0 1 の上面に対して、 受光面が角度 α ( 0 ° くひく 9 0 ° ) で斜めとなるように設置 されている。 この角度 αは、 好ましくは、 反射フィルタ 1 0 4からの反射光が光 検出器 1 6 1 ηの受光面に対して略直交する角度 |3で入射されるように設定され る。 図 1 2に示した構成例では、 光検出器アレイ 1 0 6の光検出器 1 6 1 ηとし て表面入射型のフォトダイォードが用いられており、 反射フィルタ 1 0 4に対面 している光検出器アレイ 1 0 6の表面が、 反射フィルタ 1 0 4からの反射光が入 射される受光面となっている。
また、 光検出器 1 6 1 ηの受光面には、 光導波路 1 0 2 ηを伝搬されている信号 光の信号光波長帯域に対応する所定の波長帯域に対して、 その波長帯域内の光の 反射を防止する A Rコートが設けられている。
反射フィルタ 1 0 4を含む溝 1 0 3の内側は、 充填樹脂 1 0 5によつて封止さ れている。 この充填樹脂 1 0 5は、 溝 1 0 3の内側に設置された反射フィルタ 1 0 4を固定するフィルタ固定用樹脂となっている。 また、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5は、 信号光波長帯域内にある波長を有する信号光に対して、 光導波路 1 0 2 ηのコア 1 2 0よりも高い屈折率を有する樹脂材料によって形成されている。 本実施形態におけるフィルタ固定用樹脂 1 0 5は、 溝 1 0 3の内側を封止して いる内部充填樹脂部 1 5 1と、 溝 1 0 3の上部を含む平面導波路型光回路 1 0 1 の上面側の所定範囲を封止している上部充填樹脂部 1 5 2とからなる。 これらの 内部充填樹脂部 1 5 1及び上部充填樹脂部 1 5 2は、 同一の樹脂材料を用いて一 体に形成されている。 一般には、 フィルタ固定用樹脂は、 少なくとも溝の内側を 封止するように充填されて形成される。
また、 上部充填樹脂部 1 5 2は、 光検出器ァレイ 1 0 6の受光面を少なくとも 含む範囲で設けられている。 これにより、 信号光の一部を反射する反射フィルタ 1 0 4と、 反射フィルタ 1 0 4からの反射光を検出する光検出器 1 6 l nとの間 において、 反射光が伝搬する反射光路がフィルタ固定用樹脂 1 0 5によって充填 されている。
以上の構成において、 入力端 1 1 1側の光導波路 1 0 2 nを伝搬されてきた所 定波長の信号光が、 上流側端面 1 3 1を介して溝 1 0 3内の内部充填樹脂部 1 5 1へと出射されると、 信号光の一部が光軸に対して斜めの反射フィルタ 1 0 4に よって、 所定の反射率で平面導波路型光回路 1 0 1の斜め上方へと反射される。 また、 それ以外の信号光成分は、 内部充填樹脂部 1 5 1及び反射フィルタ 1 0 4 を透過して、 下流側端面 1 3 2を介して出力端 1 1 2側の光導波路 1 0 2 nへと 入射される。
一方、 反射フィルタ 1 0 4によって反射された反射光は、 内部充填樹脂部 1 5 1、 及び上部充填樹脂部 1 5 2を介して光検出器ァレイ 1 0 6に到達し、 その受 光面から光検出器 1 6 l nへと所定の入射角度 ]3で入射される。 そして、 光検出 器 1 6 l nで検出された反射光の光強度から、光導波路 1 0 2 nを伝搬されている 信号光の光強度がモエタされる。
本実施形態の光導波路モジュールの効果について説明する。
図 1 1及び図 1 2に示した光導波路モジュールにおいては、 光回路 1 0 1に設 けられた光導波路 1 0 2 nを伝搬される信号光を光力ブラなどによって分岐する のではなく、 光導波路 1 0 2 n上に設けられた溝 1 0 3に設置した反射フィルタ 1 0 4によって信号光の一部を反射させ、 その反射光によって信号光の光強度を モニタすることが可能な構成としている。 これにより、 光回路の構成及び製造ェ 程が簡単化される。
また、 平面導波路型光回路 1 0 1に設けられて反射フィルタ 1 0 4が挿入され る溝 1 0 3において、 溝 1 0 3の内部に充填されるフィルタ固定用樹脂 1 0 5に ついて、 光導波路 1 0 2 nのコア 1 2 0よりも屈折率が高い樹脂材料を用いるこ ととしている。 これにより、 溝 1 0 3の内部において発生した散乱光が積極的に 外部へと放出されるので、 後述するように、 溝 1 0 3の内部での余分な散乱光の 閉じ込め及び拡散が抑制される。 したがって、 余分な散乱光の影響が低減されて 、 信号光のモニタ特性を向上することが可能な光導波路モジュールが得られる。 ここで、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5の樹脂材料については、 信号光波長帯域内 にある波長と略同一 （または同程度） の寸法の粒子が内在しない樹脂材料を用い ることが好ましい。 フィルタ固定用樹脂 1 0 5として、 通信用の信号光の波長と 同程度の寸法を有するフィラー粒子が内部に含まれた樹脂材料を用いた場合、 フ ィルタ固定用樹脂 1 0 5の内部においてフィラー粒子によって光の散乱が発生し 、 溝 1 0 3の内部において余分な散乱光が増大する原因となる。 これに対して、 そのような寸法のフイラ一粒子が内在しない樹脂材料を用いることにより、 フィ ルタ固定用樹脂 1 0 5の内部における光の散乱の発生を抑制することができる。 また、 光回路 1 0 1に形成される溝 1 0 3については、 図 1 2に示したように
、 光導波路 1 0 2 nの光軸に直交する垂直軸に対して所定の傾き角度 Θで斜めに 形成することが好ましい。 これにより、 反射フィルタ 1 0 4からの反射光を光検 出器 1 6 l nで検出することによって信号光の光強度のモニタを行う構成を、 好 適に実現することができる。 なお、 この場合、 信号光の一部を反射する反射ブイ ルタ 1 0 4として、 直交する 2つの偏波に対する反射率がほぼ等しくされる偏波 補償が実現された反射フィルタを用いることが好ましい。 なお、 基板上に光導波路が設けられるとともに、 反射フィ タを揷入するため の溝が形成される光回路としては、 図 1 1及び図 1 2においては平面導波路型の 光導波路 1 0 2 ηを用いた平面導波路型光回路 1を示したが、 これ以外の構成を 有する光回路を用いても良い。 例えば、 基板上に形成された固定用の V溝に光導 波路である光ファイバを固定して構成される光回路、 あるいは平面導波路型の光 導波路と光ファイバとを併用して構成される光回路などを用いることができる。 図 1 1及び図 1 2に示した光導波路モジュールの構成及び効果について、 さら に具体的に説明する。
図 3 Α及び図 3 Βは、 上述したように、 光導波路モジュールの構成の一例を示 す （A) 平面図、 及び （B ) 断面図である。 また、 図 4は、 図 3 A及び図 3 Bに 示した光導波路モジュールにおける光強度分布を示すグラフである。
図 4に示すグラフにおいては、 上述したように、 領域 R Oでは、 信号光自体の 光強度分布に対応して、 ほぼガウシアン型の光強度分布が得られている。 一方、 その外側の領域 R 1、 R 2では、 検出される光強度は充分には小さくならず、 あ る程度の光強度が広い範囲で残存している。 例えば、 2 5 0 μ ηι離れた位置に隣 接するチャンネノレのフォトダイォードがあるとすると、 このチャンネルでのク口 ストークは 3 8 d B程度となる。
このような外側の領域 R 1、 R 2での余分な光強度分布の残存、 及ぴそれによ つて生じる光検出器での S ZN比の劣化、 あるいは隣接するチャンネル間でのク ロストークの劣化などの原因として、 反射フィルタを挿入するための溝の内部に おける余分な散乱光の発生、 及びその閉じ込め、 拡散が挙げられる。 図 1 3は、 光導波路モジュールにおける散乱光の発生につレ、て示す模式図である。
すなわち、 図 3 A及び図 3 Bに示した光導波路モジュールでは、 溝を構成して いる各部位の屈折率 nは、 石英系の光導波路が n = 4 6、 ポリイミ ド基板べ ースの反射フィルタが n = 1 . 6、 光回路の S i基板が n = 3 . 4 6程度である
。 このような構成では、 溝の各部位での屈折率の違いにより、 それらの境界面に おいて光の反射が発生する。 例えば、 S i基板は通信用の信号光波長帯域として 用いられる； = 1 . 5 5 μ πιの波長帯域では、 信号光に対してほぼ透明である。 しかしながら、 例えばフィルタ固定用樹脂などの他の部位との屈折率の違いによ り、 その境界面で光の余分な反射が発生する。
また、 反射フィルタを固定するために溝の内側が樹脂で充填されている上記構 成では、 溝の内部において発生した散乱光は、 溝の内壁部分との境界面などで反 射されながら、 図 1 3中に点線によって模式的に示すように、 反射フィルタの周 辺に閉じ込められて溝の内部で溝方向へと拡散される。 また、 溝の内部での散乱 光は、 溝の内壁の面荒れ、 反射フィルタでの光の屈折、 溝の下流側端面から光導 波路へと信号光が再入力される際の結合損失、 光検出器の受光面での光の反射な どによっても発生するが、 このような散乱光も、 同様に、 反射フィルタの周辺に 閉じ込められて溝方向へと拡散される。
これに対して、 図 1 1及び図 1 2に示した光導波路モジュールにおいては、 反 射フィルタ 1 0 4が揷入された光回路 1 0 1の溝 1 0 3に充填されるフィルタ固 定用樹脂 1 0 5について、 光導波路 1 0 2 ηのコア 1 2 0よりも高い屈折率を有 する樹脂材料を用いてファイバ固定用樹脂 1 0 5を形成している。
これにより、 溝 1 0 3の内部において余分な散乱光が発生した場合であっても 、 溝 1 0 3に充填されたフィルタ固定用樹脂 1 0 5から外部へと散乱光を放出し て、 散乱光を積極的に逃がすことが可能となる。 このとき、 上述した溝 1 0 3の 内部での散乱光の閉じ込め、 及び溝方向への散乱光の拡散が抑制される。 したが つて、 溝 1 0 3の内部で発生した散乱光による、 光検出器での S ZN比や、 隣接 するチヤンネル間でのクロストークなどの信号光のモニタ特性の劣化が防止され 、 そのモニタ特性が向上される。
図 1 4は、 図 1 1及び図 1 2に示した光導波路モジュールにおける光強度分布 を示すグラフである。 このグラフは、 図 1 1の構成を有する 8チャンネルの光導 波路モジュールにおいて特定のチャンネルに信号光を入力した場合での、 溝 1 0 3の方向についての散乱光の広がりを示している。
このグラフにおいて、 横軸は、 信号光が入力されたチャンネルの光導波路 1 0 2 nからの溝方向についての移動量 （/i m) を示している。 また、 縦軸は、 光検 出器を溝方向に移動させながら検出した各位置での光強度を、 入力した信号光の 光強度を基準とした損失 （d B ) によって示している。
具体的な条件としては、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5の材料として、 光導波路 1 0 2 のコア 1 2 0の屈折率 n = 1 . 4 6よりも高い屈折率 n = 1 · 4 8を有す る有機シリコーン系樹脂を用いている。 また、 光回路 1 0 1の基板 1 1 0として は、 S i基板を用いている。 光導波路 1 0 2 n及び反射フィルタ 1 0 4等に関し ては、 図 4に関して上述した条件と同様である。
図 1 4に示すように、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5として、 光導波路 1 0 2 nの コア 1 2 0よりも屈折率が高い樹脂材料を用いた光導波路モジュールでは、 溝 1 0 3の内部において発生した散乱光の閉じ込め、 及び溝方向への拡散が抑制され る。 これにより、 信号光が入力されたチャンネルからみて外側の領域に残存する 散乱光の光強度が低減されて、 光導波路モジュールによる信号光の光強度のモ- タ特性が向上される。 図 1 4に示した例では、 隣接するチヤンネルでのクロス ト 一クが約 5 d B程度改善されている。
ここで、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5を形成する範囲については、 溝 1 0 3の内 部において発生した散乱光を拡散して外部へと放出させる機能から考えて、 フィ ルタ固定用樹脂 1 0 5となる樹脂を塗布する範囲を広くすることが好ましい。 例 えば、 図 1 5に図 1 1に示した光導波路モジュールの構成の変形例を示すように 、 光回路 1 0 1などを覆って光導波路モジュールのパッケージ全体を充填するよ うにフィルタ固定用樹脂 1 0 5を設けても良い。 ただし、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5を光検出器アレイ 1 0 6に対して直接に塗布する場合には、 例えばシリコー ン系樹脂など、 ヤング率の低い樹脂材料を用いることが好ましい。
なお、 図 1 5においては、 光回路 1 0 1の入力端 1 1 1に接続される信号光入 力用のテープファイバ 1 8 1、 及ぴ出力端 1 1 2に接続される信号光出力用のテ ープファイバ 1 8 2を合わせて図示している。
図 1 6は、 光導波路モジュールの第 4実施形態の構成を示す平面図である。 こ の光導波路モジュールは、 基板 1 1 0、 及び基板 1 1 0上に設けられた平面導波 路型の光導波路 1 0 2 i〜l 0 2 8を有して構成される平面導波路型光回路 1◦ 1を備えている。
本光導波路モジュールの構成は、 平面導波路型光回路 1 0 1に設けられた光導 波路 1 0 2 〜 1 0 2 8及び溝 1 0 3、 反射フィルタ 1 0 4、 及び光検出器 1 6 1 〜1 6 1 8を有する光検出器アレイ 1 0 6については、図 1 1及び図 1 2に示し た光導波路モジュールと同様である。 また、 本実施形態においては、 フィルタ固 定用樹脂 1 0 5の外側に、 さらに、 1層の樹脂層である散乱光低減用樹脂 1 0 7 が設けられている。
図 1 7は、 図 1 6に示した光導波路モジュールの断面構造を、 光導波路 1 0 2 nの光軸方向に沿って示す断面図である。 なお、 この図 1 7においては、 溝 1 0 3、 反射フィルタ 1 0 4、 及び光検出器ァレイ 1 0 6を含む部分を拡大して示し める。
平面導波路型光回路 1 0 1における光導波路 1 0 2 nに対して、 光導波路 1 0 2 nを所定位置で横切る溝 1 0 3は、下部クラッド 1 2 2までの光導波路 1 0 2 n の厚さよりも大きい深さまで、 所定の傾き角度 0で斜めに形成されている。 この とき、 光回路 1 0 1における溝 1 0 3の内壁部分は、 コア 1 2 0、 クラッド 1 2 1、 1 2 2、 及ぴ基板 1 1 0によって構成されている。
溝: L 0 3の内側には、 反射フィルタ 1 0 4が揷入されている。 反射フィルタ 1 0 4は、 溝 1 0 3と略同一の傾き角度 Θで、 光導波路 1 0 2 nを伝搬される信号 光が通過する部位を少なくとも含むように設置されている。 この反射フィルタ 1 0 4は、 好ましくは誘電体多層膜フィルタか.らなり、 光導波路 1 0 2 nを伝搬さ れる所定の信号光波長帯域内にある波長を有する信号光の一部を所定の反射率で 反射する。
平面導波路型光回路 1 0 1の上部クラッド 1 2 1の上面側にある所定位置には 、各光導波路 1 0 2 nにそれぞれ対応した光検出器 1 6 1 ηを有する光検出器ァレ ィ 1 0 6が設置されている。 この光検出器アレイ 1 0 6は、 光導波路 1 0 2 ηを 伝搬される信号光の一部が反射フィルタ 1 0 4で反射された反射光が、 それぞれ 対応する光検出器 1 6 1 ηの受光面へと入射されるように配置されている。
また、 光検出器 1 6 1 ηの受光面には、 光導波路 1 0 2 ηを伝搬されている信号 光の信号光波長帯域に対応する所定の波長帯域に対して、 その波長帯域内の光の 反射を防止する A Rコートが設けられている。
反射フィルタ 1 0 4を含む溝 1 0 3の内側は、 充填榭脂 1 0 5によつて封止さ れている。 この充填樹脂 1 0 5は、 溝 1 0 3の内側に設置された反射フィルタ 1 0 4を固定するフィルタ固定用樹脂となっている。 また、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5は、 信号光波長帯域内にある波長を有する信号光に対して、 光導波路 1 0 2 ηのコア 1 2 0よりも高い屈折率を有する樹脂材料によって形成されている。 本実施形態におけるフィルタ固定用樹脂 1 0 5は、 溝 1 0 3の内側を封止して いる内部充填樹脂部 1 5 1と、 溝 1 0 3の上部を含む平面導波路型光回路 1 0 1 の上面側の所定範囲を封止している上部充填樹脂部 1 5 2とからなる。 これらの 内部充填樹脂部 1 5 1及び上部充填樹脂部 1 5 2は、 同一の樹脂材料を用いて一 体に形成されている。 ここで、 上部充填樹脂部 1 5 2は、 光検出器アレイ 1 0 6 の受光面を少なくとも含む範囲で設けられている。
また、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5の外側には、 1層の散乱光低減用樹脂 1 0 7 が設けられている。 この散乱光低減用樹脂 1 0 7は、 平面導波路型光回路 1 0 1 の上面側の所定範囲に、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5の上部充填樹脂部 1 5 2及び 光検出器アレイ 1 0 6を覆うように形成されている。 また、 散乱光低減用樹脂 1 0 7は、 信号光波長帯域内にある波長を有する信号光に対して、 フィルタ固定用 樹脂 1 0 5よりも高い屈折率を有する樹脂材料によって形成されている。 本実施形態の光導波路モジュールにおいては、 第 3実施形態と同様に、 反射フ ィルタ 1 0 4を揷入するために光回路 1 0 1に設けられる溝 1 0 3の内側に充填 されるフィルタ固定用樹脂 1 0 5について、 光導波路 1 0 2 nのコア 1 2 0より も高い屈折率を有する樹脂材料を用いている。 これにより、 溝 1 0 3の内部にお いて発生した散乱光が積極的に外部へと放出されるので、 溝 1 0 3の内部での余 分な散乱光の閉じ込め及び拡散が抑制される。 したがって、 余分な散乱光の影響 が低減されて、 信号光のモニタ特性を向上することが可能な光導波路モジュール が得られる。
さらに、 このフィルタ固定用樹脂 1 0 5に加えて、 その外周部に、 フィルタ固 定用樹脂 1 0 5よりも高い屈折率を有する樹脂材料を用いた樹脂層として、 散乱 光低減用樹脂 1 0 7を設けている。 これにより、 溝 1 0 3の内部において発生し た散乱光がより効果的に外部へと放出されるので、 信号光のモニタ特性をさらに 向上することができる。
図 1 8は、 図 1 6及び図 1 7に示した光導波路モジュールにおける光強度分布 を示すグラフである。 このグラフは、 図 1 6の構成を有する 8チャンネルの光導 波路モジュールにおいて特定のチャンネルに信号光を入力した場合での、 溝 1 0 3の方向についての散乱光の広がりを示している。
このグラフにおいて、 横軸は、 信号光が入力されたチャンネルの光導波路 1 0 2 nからの溝方向についての移動量 （/i m) を示している。 また、 縦軸は、 光検 出器を溝方向に移動させながら検出した各位置での光強度を、 入力した信号光の 光強度を基準として損失 （d B ) によって示している。
具体的な条件としては、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5の材料として、 光導波路 1 0 2 11のコア 1 2 0の屈折率 n = 1 . 4 6よりも高い屈折率 n = 1 . 4 8を有す る有機シリコーン系樹脂を用いている。 また、 散乱光低減用樹脂 1 0 7の材料と して、 このフィルタ固定用樹脂 1 0 5の屈折率よりも高い屈折率 n = 1 . 5 3を 有する U Vアクリル系樹脂を用いている。 また、 光回路 1 0 1の基板 1 1 0とし ては、 S i基板を用いている。 光導波路 1 0 2 n及び反射フィルタ 1 0 4等に関 しては、 図 4に関して上述した条件と同様である。
図 1 8に示すように、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5として、 光導波路 1 0 2„の コア 1 2 0よりも屈折率が高い樹脂材料を用いるとともに、 散乱光低減用樹脂 1 0 7として、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5よりもさらに屈折率が高い樹脂材料を用 いた光導波路モジュールでは、 図 1 4に示した場合と同様に、 溝 1 0 3の内部に おいて発生した散乱光の閉じ込め、 及び溝方向への拡散が抑制されて、 信号光の 光強度のモニタ特性が向上される。
すなわち、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5のみを設けた構成では、 フィルタ固定用 樹脂 1 0 5の外周は、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5よりも低い屈折率 1の空気とな る。 これに対して、 フィルタ固定用樹脂 1◦ 5の外周部に上記した散乱光低減用 樹脂 1 0 7を設けることにより、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5の内部における散乱 光を、 散乱光低減用樹脂 1 0 7及びその外部へと効果的に放出することが可能と なる。 図 1 8に示した例では、 隣接するチャンネルでのクロストークが約 5 d B 程度改善されている。
ここで、 散乱光低減用樹脂 1 0 7に用いられる樹脂材料については、 屈折率に 対する上記した条件を満たすものであれば、 様々なものを用いて良い。 例えば、 信号光波長帯域内にある波長の光に対して透明な樹脂材料、 あるいは光吸収性を 有する樹脂材料のいずれも用いることができる。
また、 散乱光低減用樹脂 1 0 7を形成する範囲については、 溝 1 0 3の内部に おいて発生した散乱光を拡散して外部へと放出させる機能から考えて、 フィルタ 固定用樹脂 1 0 5と同様に、 広い範囲で散乱光低減用樹脂 1 0 7を形成すること が好ましい （図 1 5参照）。 また、散乱光低減用樹脂の層数については、 図 1 6及 び図 1 7に示した構成例ではフィルタ固定用樹脂 1 0 5の外周部に 1層の散乱光 低減用樹脂 1 0 7を設けているが、 複数層の樹脂層を設けても良い。 この場合、 フイノレタ固定用樹脂 1 0 5側から外側に向けて、 順次屈折率が高くなる構成とす ることが好ましい。
図 1 1、 図 1 2に示した第 3実施形態、 及び図 1 6、 図 1 7に示した第 4実施 形態においては、 反射フィルタを挿入するための溝が形成される光回路として、 平面導波路型の光導波路 1 0 2 nが基板 1 1 0上に形成された平面導波路型光回 路 1 0 1を用いている。 この光回路としては、 平面導波路型光回路に限らず、 そ の一部または全部の光回路部分が光ファイバを用いて構成された光回路を用いる ことも可能である。
図 1 9 A及び図 1 9 Bは、 それぞれ光導波路モジュールの断面構造を、 光導波 路の光軸に垂直な方向に沿って示す断面図である。 図 1 9 Aは、 光導波路として 平面導波路型の光導波路を用いた場合における光回路の断面構造を示している。 これは、 図 1 1及び図 1 2に示した光導波路モジュールの光軸に垂直な断面構造 に相当している。 また、 図 1 9 Bは、 光導波路として平面導波路型の光導波路に かえて光ファイバを用いた場合における光回路の断面構造を示している。
図 1 9 Aに示す光回路は、 図 1 2に関して上述したように、 下部クラッド 1 2 2、 コア 1 2 0、 及び上部クラッド 1 2 1が基板 1 1 0上に形成されることによ つて構成される。 一方、 図 1 9 Bに示す光回路では、 基板 1 1 0の上面側に、 光 ファイバ配列部材として機能する V溝 1 1 5が、 互いに平行かつ等間隔に形成さ れる。 そして、 この複数の V溝 1 1 5のそれぞれに、 コア及びクラッドからなる 光ファイバ 1 2 5が固定されることによって、 基板 1 1 0上に光導波路である光 ファイバ 1 2 5が設けられた光回路が構成される。
ここで、 光ファイバ 1 2 5を用いた光回路においては、 基板 1 1 0の上面側の V溝 1 1 5に酉己置された光ファイバ 1 2 5を固定するため、 基板 1 1 0の上面及 ぴ光ファイバ 1 2 5を覆うファイバ固定用樹脂 1 0 8が設けられる。 このような 構成において、 図 1 9 Bに示すように、 ファイバ固定用樹脂 1 0 8の上面に接す るようにフィルタ固定用樹脂 1 0 5を形成した場合、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5 ；固定用樹脂 1 0 8との屈折率の不整合により、 その境界面において余 分な光の反射が発生する。
このため、 光回路の光導波路として、 基板 1 1 0上に固定された光ファイバ 1 2 5を用いる構成においては、 光ファイバ 1 2 5を固定するファイバ固定用樹脂 1 0 8を、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5と略同一の屈折率を有する樹脂材料によつ て形成することが好ましい。 これにより、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5及ぴフアイ バ固定用樹脂 1 0 8の境界面において発生する光の反射が抑制されるので、 溝及 ぴ充填樹脂の内部での余分な散乱光の発生、 閉じ込め、 及び拡散が抑制される。 したがって、 余分な散乱光の影響が低減されて、 信号光のモエタ特性を向上する ことが可能となる。
図 2 0は、 光回路の光導波路として光ファイバを用いた光導波路モジュールに おける光強度分布を示すグラフである。 このグラフは、 図 1 9 Bに示した構成の 光回路を用いた 8チャンネルの光導波路モジュールにおいて特定のチャンネルに 信号光を入力した場合での、 溝 1 0 3の方向についての散乱光の広がりを示して いる。
このグラフにおいて、 横軸は、 信号光が入力されたチャンネルの光ファイバ 1
2 5からの溝方向についての移動量 （/i m) を示している。 また、 縦軸は、 光検 出器を溝方向に移動させながら検出した各位置での光強度を、 入力した信号光の 光強度を基準として損失 （d B ) によって示している。
具体的な条件としては、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5の材料として、 光ファイバ 1 2 5のコアの屈折率 n = 1 . 4 6よりも高い屈折率 n = 1 . 4 8を有する有機 シリコーン系樹脂を用いている。 また、 ファイバ固定用樹脂 1 0 8の材料として 、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5と略同一の屈折率を有する樹脂を用いている。 また 、 散乱光低減用樹脂 1 0 7の材料としては、 屈折率 n = 1 . 4 7を有する U Vァ クリル系樹脂を用いている。 なお、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5については、 信号 光の波長と同程度の約 1 μ πιの粒径のフィラー粒子が内在せず、 内部での光の散 乱が抑制される樹脂材料を用いている。 図 2 0に示すように、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5として、 光ファイバ 1 2 5の コアよりも屈折率が高い樹脂材料を用いるとともに、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5 及びファイバ固定用樹脂 1 0 8の屈折率を互いに略同一とした光導波路モジユー ルでは、 図 1 4及び図 1 8に示した場合と同様に、 フィルタ固定用樹脂 1 0 5の 内部における余分な散乱光の発生、 散乱光の閉じ込め、 及び溝方向への拡散が抑 制されて、 信号光の光強度のモニタ特性が向上される。 図 2 0に示した例では、 図 1 8に示した例に比べて、 隣接するチャンネルでのクロストークがさらに約 2 d B程度改善されている。
本発明による光導波路モジュールは、 上記した実施形態に限られるものではな く、 様々な変形が可能である。 例えば、 反射フィルタからの反射光を検出するた めの光検出器の構成及び設置方法については、 図 1 1及び図 1 2に示した構成例 以外にも、 様々な構成を用いることができる。 例えば、 図 3 A及び図 3 Bに示す ように、 サブマウント基板上に光検出器アレイを設置する構成を用いても良い。 産業上の利用可能性
本発明による光導波路モジュールは、 余分な散乱光の影響が低減されて、 信号 光のモニタ特^~生を向上することが可能な光導波路モジュールとして利用可能であ る。 すなわち、 光導波路を横切る溝の内側に設置された反射フィルタによって信 号光の一部を反射して光強度のモニタに用いるとともに、 反射フィルタを揷入す るための溝を、 光導波路のコァ及ぴフィルタ固定用樹脂と略同一の屈折率を有す る材料によって形成した構成の光導波路モジュールによれば、 光回路の構成及び 製造工程が簡単化される。 また、 光導波路を含む光回路に形成された溝の内壁部 分、 フィルタ固定用樹脂、 及びそれらの境界面などの各部位での光の反射が抑制 されるので、 溝の内部における余分な散乱光の発生が低減される。 したがって、 信号光のモニタ特性を向上することが可能な光導波路モジュールが得られる。 また、 光導波路を横切る溝の内側に設置された反射フィルタによって信号光の 一部を反射して光強度のモニタに用いるとともに、 反射フィルタを揷入するため の溝に充填されるフィルタ固定用樹脂を、 光導波路のコアよりも高い屈折率を有 する樹脂材料によつて形成した構成の光導波路モジュールによれば、 光回路の構 成及び製造工程が簡単化される。 また、 溝の内部において発生した散乱光が積極 的に外部へと放出されるので、 溝の内部での余分な散乱光の閉じ込め及び拡散が 抑制される。 したがって、 余分な散乱光の影響が低減されて、 信号光のモニタ特 性を向上することが可能な光導波路モジュールが得られる。
このような光導波路モジュールは、 光フアイバゃ平面光尊波路などからなる光 回路中に挿入される信号光強度モニタとして適用することが可能である。 あるい は、 光合波器、 光分波器、 光減衰器などの様々な光回路の所定部位に設けること によって、 光回路中で信号光強度をモニタする構成とすることも可能である。

Claims

言青求の範囲
1 . 基板、及び前記基板上に設けられた光導波路を含んで構成され、前 記光導波路の所定位置を横切るように形成された溝を有する光回路と、
前記光回路の前記溝の内側に前記光導波路を伝搬される信号光が通過する部位 を含むように設置され、 前記信号光の一部を所定の反射率によって反射する反射 少なくとも前記溝の内側を封止するように充填されて前記反射フィルタを固定 するフィノレタ固定用樹脂と、
前記反射フィルタによつて前記信号光の一部が反射された反射光を検出する光 検出器とを備え、
前記光回路の前記溝は、 所定の信号光波長帯域内にある波長を有する前記信号 光に対して、 前記光導波路のコァ及び前記フィルタ固定用樹脂と略同一の屈折率 を有する材料によって形成されていることを特徴とする光導波路モジュール。
2 . 前記光回路の前記溝の一部は、前記基板の所定部位を除去すること によって形成され、 前記基板は、 前記光導波路のコア及び前記フィルタ固定用樹 脂と略同一の屈折率を有する前記材料からなることを特徴とする請求項 1記載の 光導波路モジュール。
3 . 前記光回路の前記溝を形成する前記材料は、前記光導波路のコァ及 び前記フィルタ固定用樹脂と略同一の屈折率を有するガラス材料であることを特 徴とする請求項 1記載の光導波路モジュール。
4 . 前記光回路は、 前記光導波路として N本 （Nは複数） の光導波路を 有し、 前記光回路の前記溝の内側には、 前記 N本の光導波路にそれぞれ対応する N個の反射フィルタが設置されるとともに、 前記溝の内側における前記 N個の反 射フィルタのそれぞれの間には、 光遮蔽手段が設けられていることを特徴とする 請求項 1記載の光導波路モジュール。
5 . 前記光回路の前記溝は、前記光導波路の光軸に直交する垂直軸に対 して所定の傾き角度 0 ( 0 ° く 0 ) で斜めに形成されていることを特徴とする請 求項 1記載の光導波路モジュール。
6 . 基板、及び前記基板上に設けられた光導波路を含んで構成され、前 記光導波路の所定位置を横切るように形成された溝を有する光回路と、
前記光回路の前記溝の内側に前記光導波路を伝搬される信号光が通過する部位 を含むように設置され、 前記信号光の一部を所定の反射率によって反射する反射 少なくとも前記溝の内側を封止するように充填されて前記反射フィルタを固定 するフィルタ固定用樹脂と、
前記反射フィルタによつて前記信号光の一部が反射された反射光を検出する光 検出器とを備え、
前記フィルタ固定用樹脂は、 所定の信号光波長帯域内にある波長を有する前記 信号光に対して、 前記光導波路のコアよりも高い屈折率を有する樹脂材料によつ て形成されていることを特徴とする光導波路モジュール
7 . 前記フィルタ固定用樹脂の外側に、前記フィルタ固定用樹脂よりも 高い屈折率を有する樹脂材料によって形成された 1または複数層の樹脂層を備え ることを特徴とする請求項 6記載の光導波路モジュール。
8 . 前記光回路の前記光導波路は、前記基板上に固定された ¾ファイバ からなり、 前記光ファイバを固定するファイバ固定用榭脂は、 前記フィルタ固定 用樹脂と略同一の屈折率を有する樹脂材料によつて形成されていることを特徴と する請求項 6記載の光導波路モジュール。
9 . 前記フィルタ固定用樹脂は、前記信号光波長帯域内にある波長と略 同一の寸法の粒子が内在しない樹脂材料によつて形成されていることを特徴とす る請求項 6記載の光導波路モジュール。
1 0 . 前記光回路の前記溝は、前記光導波路の光軸に直交する垂直軸に 対して所定の傾き角度 0 ( 0 ° < θ ) で斜めに形成されていることを特徴とする 請求項 6記載の光導波路モジュール。
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