WO2016079955A1 - 光導波路用ヒータ及び光導波路用ヒータの構成方法 - Google Patents

光導波路用ヒータ及び光導波路用ヒータの構成方法 Download PDF

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WO2016079955A1
WO2016079955A1 PCT/JP2015/005628 JP2015005628W WO2016079955A1 WO 2016079955 A1 WO2016079955 A1 WO 2016079955A1 JP 2015005628 W JP2015005628 W JP 2015005628W WO 2016079955 A1 WO2016079955 A1 WO 2016079955A1
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WO
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heater
optical waveguide
electrode
electrodes
regions
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PCT/JP2015/005628
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English (en)
French (fr)
Inventor
裕幸 山崎
Original Assignee
日本電気株式会社
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Filing date
Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0147—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on thermo-optic effects
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/12—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode

Definitions

  • the present invention relates to a heater for an optical waveguide and a method for configuring the heater for an optical waveguide, and more particularly to a heater for an optical waveguide having a configuration for reducing the resistance value of the heater and a method for configuring the heater for an optical waveguide.
  • optical functional devices such as AWG (arrayed waveguide grating) and splitters have been put into practical use using PLC (planar lightwave circuit).
  • An example of an element constituting the optical functional device is an optical phase shifter.
  • the optical phase shifter changes the phase of the optical signal by locally changing the temperature of the optical waveguide using a heater formed in the vicinity of the optical waveguide.
  • various optical functional devices such as a VOA (variable optical attenuator) and a wavelength tunable laser are realized by the PLC.
  • a Mach-Zehnder interferometer having two arms is constituted by a PLC.
  • the heater of the optical phase shifter formed on one arm of the Mach-Zehnder interferometer By heating the heater of the optical phase shifter formed on one arm of the Mach-Zehnder interferometer, the refractive index of the arm changes. As a result, the light transmittance of the Mach-Zehnder interferometer is controlled.
  • an optical switch having a VOA output coupler of 2 ⁇ 2 (2 inputs and 2 outputs) has been put into practical use.
  • a ring resonator may be used for a wavelength tunable laser.
  • an optical phase shifter is formed in the vicinity of the optical waveguide constituting the ring resonator. Then, the laser wavelength variable operation is realized by heating the heater provided in the optical phase shifter.
  • the optical phase shifter realizes a PLC having various functions by dynamically changing the light transmission state of the optical waveguide.
  • 5 and 6 are diagrams showing the configuration of the optical phase shifters 500 and 600 related to the present invention.
  • 5 and 6 are top views of the optical phase shifters 500 and 600.
  • a linear optical waveguide 502 is formed on the optical waveguide substrate 501, and a linear heater 503 is formed immediately above the optical waveguide 502. Since the optical waveguide 502 is formed below the heater 503, it is indicated by a broken line. Electrodes 511 and 512 are provided at both ends of the heater 503. Electrodes 511 and 512 are lead electrodes for applying a voltage to the heater 503, which are formed of ordinary conductors. The electrode 511 applies a + V voltage from the outside to one end of the heater 503. The electrode 512 is a GND (ground) electrode. The heater 503 generates heat when current is passed through the heater 503 by the electrodes 511 and 512. The optical waveguide 502 heated by the heat generated by the heater 503 operates as an optical phase shifter, and gives a desired characteristic change to the light propagating through the optical waveguide 502.
  • FIG. 6 shows an example of an optical phase shifter 600 in which a heater is formed along an optical waveguide constituting a ring resonator.
  • an annular optical waveguide 602 is formed on the optical waveguide substrate 601
  • an annular heater 603 is further formed on the optical waveguide 602.
  • Electrodes 611 and 612 are provided at both ends of the heater 603 so that current flows through the entire heater 603.
  • the electrodes 611 and 612 are electrodes made of ordinary conductors for applying a voltage to the heater 603. When a + V voltage is applied to the electrode 611 from the outside and the electrode 612 is grounded, the heater 603 generates heat, and the optical waveguide 602 operates as a phase shifter.
  • Patent Document 1 describes a VOA having a configuration in which the phase of an optical signal propagating through an optical waveguide is changed by heating of a heater.
  • Patent Document 2 describes a wavelength tunable laser device in which a heater is used for the wavelength tunable unit.
  • the heater length of the optical waveguide that needs to be heated by the heater varies depending on the use and structure of the optical waveguide. For this reason, the heater length depends on the configuration of the optical waveguide.
  • the resistance value of the heater (hereinafter referred to as “heater resistance”) is set to a value within a predetermined range. There is a need. In order to set the heater resistance to a value within a predetermined range, it is necessary to appropriately set the thickness and width of the heater when designing the heater.
  • the heater resistance is controlled within a certain range, it is necessary to increase the thickness of the heater or increase the width of the heater.
  • a refractory metal such as Pt (platinum) or TiN (titanium nitride)
  • a film thickness of 0.5 ⁇ m or more may have an adverse effect due to the occurrence of film formation distortion.
  • desired characteristics of the optical functional device cannot be obtained.
  • the optical phase shifter using the heater has a problem that it is difficult to reduce the heater resistance, and the setting range of the heater resistance is limited. As a result, the control range of the heat generation amount of the heater is narrow.
  • An object of the present invention is to provide a technique for expanding the control range of the heating value of a heater without increasing the thickness or width of the heater.
  • the heater for an optical waveguide includes a heater formed close to the optical waveguide, a first electrode to which a first electric potential is applied, which is formed so as to be electrically connected to the heater, A second electrode to which a second potential different from the first potential is applied, the second electrode being formed so as to be electrically connected to a heater, the first electrode and the second electrode,
  • the heaters are alternately arranged so as to be divided into two or more regions.
  • the method of configuring the heater for an optical waveguide includes forming a heater in the vicinity of the optical waveguide, forming the first electrode to which a first electric potential is applied so as to be electrically connected to the heater, A second electrode to which a second potential different from the first potential is applied is formed so as to be electrically connected to the heater, and the first electrode and the second electrode form the heater. It is alternately arranged so as to be divided into two or more regions.
  • the present invention has an effect that the heater resistance can be reduced without increasing the size of the heater.
  • an optical phase shifter to which the optical waveguide heater of the present invention is applied will be described as an example of an optical functional device.
  • description of other optical waveguides that are not heated by the heater and the connection between the other optical waveguides and the optical phase shifter is omitted.
  • 1 to 4 show basic configuration examples of the optical phase shifter, and an optical waveguide other than the optical phase shifter may be formed on the optical waveguide substrate.
  • a material of the optical waveguide substrate for example, a quartz-based material is used, but is not limited thereto.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an optical phase shifter 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a top view of the optical phase shifter 100.
  • a linear optical waveguide 102 is formed on the optical waveguide substrate 101, and a linear heater 103 is formed immediately above the optical waveguide 102.
  • the heater 103 is indicated by hatching in FIG. It is assumed that the resistance value per unit length of the heater 103 is constant. Since the optical waveguide 102 is formed below the heater 103, it is indicated by a broken line in FIG.
  • the heater 103 may include a material having a relatively high resistivity, such as Pt (platinum) or TiN (titanium nitride). Electrodes 111, 112, and 113 are provided at both ends and the center of the heater 103. The heater 103 is divided into two regions 121 and 122 by three electrodes 111 to 113. However, the region 121 and the region 122 of the heater 103 are not electrically separated. The electrodes 111 to 113 are lead electrodes for applying a voltage to the heater 103, which are formed of ordinary conductors. An electrode 114 is connected to the electrodes 111 and 112. The electrode 113 at the center of the heater is a common GND (ground potential) electrode for the extraction electrodes 111 and 112.
  • GND ground potential
  • the power supply 150 is a DC power supply device for heating the heater 103.
  • the power supply 150 applies the same voltage (+ V) to both ends of the heater 103 via the electrodes 114, 111, and 112. By applying voltage, current flows from the electrodes 111 and 112 to the electrode 113.
  • the heater 103 generates heat due to the current flowing through the heater 103. Due to the heat generated by the heater 103, the optical waveguide 102 immediately below the heater 103 is heated, and the light propagation characteristics of the optical waveguide 102 change. In this way, the optical waveguide 102 operates as an optical phase shifter.
  • the electrode 113 may be provided at an exactly middle position between the electrodes 111 and 112.
  • the heater resistance in the region 121 and the heater resistance in the region 122 are equal. That is, if the heater resistance between the electrode 111 and the electrode 112 is 2R, the heater resistance of the regions 121 and 122 is both R.
  • the resistance value between the electrode 111 and the electrode 112 is 2R. Therefore, the heat generation amount of the heater 103 is V 2 / (2R).
  • the heater resistance between the voltage + V and GND can be halved (R).
  • the amount of heat generated when the same voltage + V is applied to the heater 103 is 2 ⁇ (V 2 / R).
  • the electrode 113 the heater resistance in the region driven by the voltage + V can be reduced.
  • the amount of heat generated by the heater 103 is quadrupled.
  • the control range of the heat generation amount of the heater can be expanded four times compared to the case where the electrode 113 is not provided. Further, the electrode 113 does not have to be provided at an exactly middle position between the electrodes 111 and 112.
  • the heater resistance in the region 121 and the heater resistance in the region 122 are not necessarily equal. However, since the heaters in the region 121 and the heaters in the region 122 are connected in parallel, the resistance value of the heater as viewed from the power source 150 is lowered. That is, even when the heater resistances of the respective regions are not all the same, the control range of the heat generation amount of the heater can be expanded.
  • the optical phase shifter 100 of the first embodiment can reduce the heater resistance without enlarging the heater dimensions, and can control the heat generation amount of the heater 103 in a wider range.
  • the heater 103 includes two regions 121 and 122. By dividing the heater 103 into more regions, the heater resistance per divided region can be further reduced.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an optical phase shifter 200 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a top view of the optical phase shifter 200.
  • a linear optical waveguide 202 is formed on the optical waveguide substrate 201, and a linear heater 203 is formed immediately above the optical waveguide 202.
  • the heater 203 is indicated by hatching in FIG. It is assumed that the resistance value per unit length of the heater 203 is constant. Since the optical waveguide 202 is formed below the heater 203, it is indicated by a broken line in FIG.
  • the heater 203 may be formed including a material having a relatively high resistivity, such as Pt or TiN. Electrodes 211, 212, 214, and 215 are provided between both ends of the heater 203. The heater 203 is divided into three regions 221, 222, and 223 by four electrodes 211, 212, 214, and 215. However, the regions 221 to 223 are not electrically separated. An electrode 213 is connected to the electrodes 211 and 212, and an electrode 216 is connected to the electrodes 214 and 215. Electrodes 211 to 216 are lead electrodes for applying a voltage to the heater 203, which are formed of ordinary conductors. A voltage of + V is applied to the electrodes 211 and 212 by the power supply 250, and the electrodes 214 and 215 are grounded by the electrode 216.
  • a relatively high resistivity such as Pt or TiN.
  • the power supply 250 is a DC power supply device for heating the heater 203.
  • the power source 250 applies the same voltage (+ V) to the heater 203 via the electrodes 213, 211, and 212.
  • a voltage is applied by the power source 250, a current flows from the electrode 211 to the electrode 214 and a current flows from the electrode 212 to the electrodes 214 and 215.
  • the heater 203 generates heat due to the current flowing through the heater 203. Due to the heat generated by the heater 203, the optical waveguide 202 immediately below the heater 203 is heated, and the light propagation characteristics of the optical waveguide 202 change. In this way, the optical waveguide 202 operates as an optical phase shifter.
  • the electrodes 212 and 214 may be provided between the electrodes 211 and 215 at a position that divides the length of the heater 203 into three equal parts.
  • the heater resistances in the regions 221 to 223 are equal. That is, if the heater resistance between the electrode 211 and the electrode 215 is 3R, the heater resistances in the regions 221 to 223 are all R.
  • the potential difference between adjacent electrodes is V
  • all the regions 221 to 223 of the heater 203 consume V 2 / R power
  • the power consumption of the entire heater 203 ie, heat generation amount
  • the heating value of the heater is V 2 / (3R). That is, by providing the electrodes 212 and 214 as shown in FIG. 2, the heater resistance driven by the voltage of + V can be reduced to one third, and the amount of heat generated by the heater 203 becomes nine times. Then, by changing the voltage of the power supply 250 from 0 to + V, the control range of the heat generation amount of the heater can be increased by 9 times compared to the case where the electrodes 212 and 214 are not provided.
  • the optical phase shifter 200 of the second embodiment can reduce the heater resistance without enlarging the heater dimensions, and the heater in a wider range.
  • the heat generation amount 203 can be controlled.
  • the electrodes 212 and 214 do not have to be provided at positions that divide the length of the heater 203 into three equal parts.
  • the heater resistances in the regions 221 to 223 are not necessarily equal.
  • the heater value in the region 221 and the heater in the region 222 are connected in parallel, and the heater in the region 222 and the heater in the region 223 are connected in parallel, so that the resistance value of the heater as viewed from the power source 250 decreases. That is, even when the heater resistances of the respective regions are not all the same, the control range of the heat generation amount of the heater can be expanded.
  • the shape of the heater is linear, and the electrodes are provided so as to constitute two or more regions in the longitudinal direction of the heater.
  • the heater resistance for each region can be set to 1 / N of the resistance value of the entire heater. (In this embodiment + V) the same voltage and when not divided a heater area by driving the respective regions of the heater, the heating value of the entire heater is doubled N. For this reason, by making the voltage applied by the power source variable between 0 and + V, the control range of the heat generation amount of the heater can be expanded N 2 times.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of an optical phase shifter 300 according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a top view of the optical phase shifter 300.
  • the optical phase shifter 300 shows an example in which a heater is formed along an annular optical waveguide represented by a ring resonator.
  • an annular optical waveguide 302 is formed on the optical waveguide substrate 301, and an annular heater 303 is formed immediately above the optical waveguide 302.
  • the heater 303 is indicated by hatching in FIG. It is assumed that the resistance value per unit length of the heater 303 is constant. Since the optical waveguide 302 is formed below the heater 303, it is indicated by a broken line in FIG.
  • the heater 303 may be formed including a material having a relatively high resistivity such as Pt or TiN.
  • the heater 303 is provided with electrodes 311 and 312 that are opposed to each other with the center of the ring interposed therebetween.
  • the electrodes 311 and 312 are lead electrodes made of ordinary conductors for applying a voltage to the heater 303.
  • the heater 303 is divided into two regions 321 and 322 by two electrodes 311 and 312. However, the region 321 and the region 322 are not electrically separated.
  • the power supply 350 is a DC power supply device for heating the heater 103.
  • the power supply 350 applies a + V voltage to the heater 303 via the electrode 311.
  • the electrode 312 is grounded.
  • the heater 303 generates heat. Due to the heat generated by the heater 303, the optical waveguide 302 immediately below the heater 303 is heated, and the light propagation characteristics of the optical waveguide 302 change. In this way, the optical waveguide 302 operates as an optical phase shifter.
  • the electrodes 311 and 312 may be provided at positions that divide the circumference of the heater 303 into two. In this case, the heater resistance in the region 321 and the heater resistance in the region 322 are equal. That is, if the heater resistance of the entire circumference of the heater 303 is 2R, the heater resistances of the regions 321 and 322 are all R. As described above, in this embodiment, the electrodes 311 and 312 are formed in opposing portions on the ring, so that the heater is configured with a length close to the normal circumference described in FIG. Heater resistance can be halved.
  • the heater resistance between the voltage + V and GND can be halved (R) as compared with the configuration of FIG. That is, since there are two heaters having the resistance value R (regions 321 and 322), the amount of heat generated when the same voltage + V is applied to the regions 321 and 322 is 2 ⁇ (V 2 / R).
  • R resistance value
  • the heater resistance in the region driven by the voltage + V can be reduced. it can. As a result, the amount of heat generated by the heater 303 is quadrupled.
  • the control range of the heat generation amount of the heater can be expanded four times compared to the case where the heater 303 is not divided into the regions 321 and 322.
  • the electrodes 311 and 312 do not have to be provided at positions that divide the circumference of the heater 303 into two.
  • the heater resistance in the region 321 and the heater resistance in the region 322 are not necessarily equal.
  • the resistance value of the heater as viewed from the power source 350 is reduced. That is, even when the heater resistances of the respective regions are not all the same, the control range of the heat generation amount of the heater can be expanded.
  • the optical phase shifter 300 of the third embodiment reduces the heater resistance value without increasing the size of the heater, like the optical phase shifters 100 and 200 of the first and second embodiments. It is possible to control the calorific value in a wider range.
  • the heater 303 has a structure that is divided into two on an annular ring. By dividing the heater 303 according to the third embodiment into more regions, the heater resistance per divided region can be further reduced.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an optical phase shifter 400 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • an annular optical waveguide 402 is formed on the optical waveguide substrate 401, and an annular heater 403 is formed immediately above the optical waveguide 402.
  • the heater 403 may be formed including a material having a relatively high resistivity such as Pt or TiN.
  • the heater 403 is indicated by hatching in FIG. It is assumed that the resistance value per unit length of the heater 403 is constant. Since the optical waveguide 402 is formed below the heater 403, it is indicated by a broken line in FIG.
  • the heater 403 is provided with electrodes 411 to 414.
  • the electrodes 411 to 414 are lead electrodes for applying a voltage to the heater 403, which are formed of ordinary conductors.
  • the heater 403 is divided into four regions 421 to 424 by four electrodes 411 to 414. Note that the regions 421 to 424 are not electrically separated.
  • the power supply 450 is a DC power supply device for heating the heater 403. A voltage of + V is applied to the electrodes 411 and 412 by the power source 450.
  • the electrodes 413 and 414 are GND (ground potential) electrodes. A current flows from the electrodes 411 and 412 to the electrodes 413 and 414 by applying a voltage from the power source 450.
  • the heater 403 generates heat due to the current flowing through the heater 403. Due to the heat generated by the heater 403, the optical waveguide 402 immediately below the heater 403 is heated, and the light propagation characteristics of the optical waveguide 402 change. In this way, the optical waveguide 402 operates as an optical phase shifter.
  • the electrodes 411 to 414 may be provided at positions that divide the circumference of the heater 403 into four equal parts. In this case, the heater resistances in the regions 421 to 424 are equal. Since the potential difference between adjacent electrodes on the heater 403 is V, assuming that the resistance value of each of the regions 421 to 424 is R, all regions consume power of V 2 / R, and the entire heater 403 generates heat. The amount is 4 ⁇ V 2 / R.
  • the electrodes 411 to 414 are arranged so that the heater 403 is divided into four equal parts, and the voltage of the power source 450 is varied from 0 to + V, so that the heater 403 is not divided into the regions 421 to 424.
  • the control range of the amount of generated heat can be expanded 16 times.
  • the electrodes 411 to 414 need not be provided at positions that divide the circumference of the heater 403 into four equal parts. In this case, the heater resistances in the regions 421 to 424 are not necessarily equal.
  • the heater in the region 421 and the heater in the region 424 are connected in parallel, and the heater in the region 422 and the heater in the region 423 are connected in parallel, so that the resistance value of the heater as viewed from the power source 450 is lowered. That is, even when the heater resistances of the respective regions are not all the same, the control range of the heat generation amount of the heater can be expanded.
  • the optical phase shifter 400 of the fourth embodiment reduces the heater resistance without enlarging the heater dimensions, like the optical phase shifters 100, 200, and 300 of the first to third embodiments.
  • the amount of heat generated by the heater 403 can be controlled in a wider range.
  • the heater resistance for each region is divided by dividing the annular heater into 2N regions (N is a natural number) having the same resistance. Can be reduced to 1 / (2N).
  • the heating value of the entire heater is doubled (2N). That is, the control range of the heating value of the heater can be expanded (2N) by a factor of two .
  • an electrode may be provided so that a heater may constitute two or more fields in the circumference direction.
  • the heater for an optical waveguide according to the fifth embodiment includes a heater (103), first electrodes (111, 112), and a second electrode (113).
  • the heater (103) is formed close to the optical waveguide (102).
  • the first electrodes (111, 112) are formed so as to be electrically connected to the heater (103), and a first potential (+ V) is applied thereto.
  • the second electrode (113) is formed so as to be electrically connected to the heater (103), and a second potential (GND) different from the first potential (+ V) is applied.
  • the first electrode (111, 112) and the second electrode (113) are alternately arranged so as to divide the heater (103) into two or more regions (121, 122).
  • the heater for optical waveguides of the fifth embodiment can be described as follows using the reference numerals and voltages (+ V, GND) of FIG.
  • the heater for an optical waveguide according to the fifth embodiment includes a heater (303), a first electrode (311), and a second electrode (312).
  • the heater (303) is formed close to the optical waveguide (302).
  • the first electrode (311) is formed so as to be electrically connected to the heater (303), and a first potential (+ V) is applied thereto.
  • the second electrode (312) is formed so as to be electrically connected to the heater (303), and a second potential (GND) different from the first potential (+ V) is applied.
  • the first electrode (311) and the second electrode (312) are alternately arranged to divide the heater (303) into two or more regions (321, 322).
  • the heater for optical waveguide of the fifth embodiment having such a configuration, the heater is divided into a plurality of regions, and each region is between the first electrode and the second electrode. For this reason, heater resistance is reduced. That is, the heater for the optical waveguide of the fifth embodiment can reduce the heater resistance value without increasing the heater size, and can control the heat generation amount of the heater in a wider range.
  • the heater is described as being directly above the optical waveguide.
  • the positional relationship between the heater and the optical waveguide is not limited to the description of each embodiment as long as it gives a predetermined characteristic change to the optical waveguide.
  • the width of the optical waveguide formed immediately below the heater is described to be slightly wider than the width of the heater.
  • the width of the optical waveguide may be the same as the width of the heater, or may be narrower than the width of the heater.
  • optical waveguides 102 and 202 described in FIGS. 1 and 2 are linear, the optical waveguides 102 and 202 may be curved.
  • the optical waveguides 302 and 402 shown in FIGS. 3 and 4 are annular, the shape of the optical waveguides 302 and 402 may be a perfect circle, an ellipse, other circles, or a rectangle.
  • the optical waveguide heater of the present invention can be applied to applications other than the optical phase shifter as long as it is an optical waveguide device using temperature change by the heater.

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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

　ヒータの厚みや幅を増加させることなくヒータ抵抗を低下させるための技術を提供するために、光導波路用ヒータは、光導波路に近接して形成されたヒータと、ヒータに電気的に接続するように形成された、第１の電位が印加される第１の電極と、ヒータに電気的に接続するように形成された、第１の電位とは異なる第２の電位が印加される第２の電極と、を備え、第１の電極と第２の電極とが、ヒータを２以上の領域に区分するように交互に配置される。

Description

光導波路用ヒータ及び光導波路用ヒータの構成方法
　本発明は光導波路用ヒータ及び光導波路用ヒータの構成方法に関し、特に、ヒータの抵抗値を低下させるための構成を備える光導波路用ヒータ及び光導波路用ヒータの構成方法に関する。
　ＡＷＧ（arrayed waveguide grating、アレイ導波路回折格子）やスプリッタ等の多くの種類の光機能デバイスが、ＰＬＣ（planar lightwave circuit、平面光回路）を用いて実用化されている。光機能デバイスを構成する要素の一例として光位相シフタがある。光位相シフタは、光導波路の近傍に形成されたヒータを用いて局所的に光導波路の温度を変化させることで、光信号の位相を変化させる。光位相シフタを用いることにより、ＶＯＡ（variable optical attenuator、可変光減衰器）や波長可変レーザといった、さまざまな光機能デバイスがＰＬＣによって実現される。
　例えば、ＶＯＡでは、２本のアームを備えるマッハツェンダー干渉計が、ＰＬＣにより構成される。マッハツェンダー干渉計の一方のアームに形成された光位相シフタのヒータを加熱することで、当該アームの屈折率が変化する。その結果、マッハツェンダー干渉計の光の透過率が制御される。さらに、ＶＯＡの出力カプラを２×２（２入力２出力）の形状とした光スイッチも実用化されている。
　波長可変レーザには、リング共振器が用いられる場合がある。このような波長可変レーザでは、リング共振器を構成する光導波路の近傍に光位相シフタが形成される。そして、光位相シフタが備えるヒータの加熱によって、レーザの波長可変動作が実現される。このように、光位相シフタは、光導波路の光透過状態を動的に変化させることで、さまざまな機能を持つＰＬＣを実現する。
　図５及び図６は、本発明に関連する光位相シフタ５００、６００の構成を示す図である。図５及び図６は光位相シフタ５００、６００の上面図である。なお、図５及び図６では、ヒータによる加熱の対象ではない他の光導波路の記載は省略されている。
　図５において、光導波路基板５０１上に直線状の光導波路５０２が形成され、さらに光導波路５０２の直上に直線状のヒータ５０３が形成される。光導波路５０２はヒータ５０３の下層に形成されるため、破線で示される。ヒータ５０３の両端には、電極５１１、５１２が設けられる。電極５１１、５１２は通常の導体で形成された、ヒータ５０３に電圧を印加するための引き出し電極である。電極５１１によって、ヒータ５０３の一端に外部から＋Ｖの電圧が印加される。電極５１２は、ＧＮＤ（ground、接地）電極である。電極５１１、５１２によってヒータ５０３に電流を流すことでヒータ５０３が発熱する。ヒータ５０３の発熱により加熱された光導波路５０２は光位相シフタとして動作し、光導波路５０２を伝搬する光に所望の特性変化を与える。
　図６は、リング共振器を構成する光導波路に沿ってヒータが形成された光位相シフタ６００の例を示す。図６では、光導波路基板６０１に円環状の光導波路６０２が形成され、さらに光導波路６０２の上部に円環状のヒータ６０３が形成される。ヒータ６０３全体に電流が流れるようにヒータ６０３の両端に電極６１１、６１２が設けられる。電極６１１、６１２は通常の導体で形成された、ヒータ６０３に電圧を印加するための電極である。電極６１１に外部から＋Ｖの電圧を印加し、電極６１２を接地することでヒータ６０３が発熱し、光導波路６０２が位相シフタとして動作する。
　本発明に関連して、特許文献１には、光導波路を伝搬する光信号の位相をヒータの加熱によって変える構成を備えるＶＯＡが記載されている。また、特許文献２には、波長可変部にヒータが用いられた波長可変レーザ装置が記載されている。
特開２００５－１４１０７４号公報（［００３０］段落） 国際公開第２００９／１１９２８４号（［００２３］段落）
　ヒータによる加熱が必要とされる光導波路の長さは、光導波路の用途や構造によって異なる。このため、ヒータ長は、光導波路の構成に依存する。一方で、所定の電圧の電源により光導波路を所望の特性が得られる温度に加熱するためには、ヒータの抵抗値（以下、「ヒータ抵抗」という。）を所定の範囲内の値に設定する必要がある。そして、ヒータ抵抗を所定の範囲内の値とするためには、ヒータの設計時にヒータの厚さや幅を適切に設定する必要がある。
　長いヒータ長が必要な場合に、ヒータ抵抗をある範囲内に抑えようとすると、ヒータの厚みを厚くするか、あるいは、ヒータの幅を広げる必要がある。しかしながら、Ｐｔ（プラチナ）やＴｉＮ（窒化チタン）等の高融点金属が用いられる一般的なヒータでは、０．５μｍ以上の厚さの成膜では、成膜歪等の発生による悪影響が懸念される。また、ヒータの幅を広げることによって光導波路基板上の意図しない部分（例えば、光位相シフタ以外の部分の光導波路）が加熱される結果、光機能デバイスの所望の特性が得られない恐れがある。このように、ヒータを用いた光位相シフタには、ヒータ抵抗を低下させることが困難であり、ヒータ抵抗の設定範囲が制限される結果、ヒータの発熱量の制御範囲が狭いという課題がある。
　（発明の目的）
　本発明の目的は、ヒータの厚みや幅を増加させることなく、ヒータの発熱量の制御範囲を拡大させるための技術を提供することにある。
　本発明の光導波路用ヒータは、光導波路に近接して形成されたヒータと、前記ヒータに電気的に接続するように形成された、第１の電位が印加される第１の電極と、前記ヒータに電気的に接続するように形成された、前記第１の電位とは異なる第２の電位が印加される第２の電極と、を備え、前記第１の電極と前記第２の電極とが、前記ヒータを２以上の領域に区分するように交互に配置されている、ことを特徴とする。
　本発明の光導波路用ヒータの構成方法は、光導波路に近接してヒータを形成し、第１の電位が印加される第１の電極を前記ヒータに電気的に接続するように形成し、前記第１の電位とは異なる第２の電位が印加される第２の電極を前記ヒータに電気的に接続するように形成し、前記第１の電極と前記第２の電極とが、前記ヒータを２以上の領域に区分するように交互に配置されている、ことを特徴とする。
　本発明は、ヒータの寸法を拡大することなく、ヒータ抵抗を低下させることができるという効果を奏する。
第１の実施形態の光位相シフタの構成例を示す図である。 第２の実施形態の光位相シフタの構成例を示す図である。 第３の実施形態の光位相シフタの構成例を示す図である。 第４の実施形態の光位相シフタの構成例を示す図である。 本発明に関連する光位相シフタの構成を示す図である。 本発明に関連する他の光位相シフタの構成を示す図である。
　以下の実施形態では、本発明の光導波路用ヒータが適用された光位相シフタを、光機能デバイスの例として説明する。なお、実施形態の図１～図４では、ヒータによる加熱の対象ではない他の光導波路及びそれらの他の光導波路と光位相シフタとの接続の記載は省略される。すなわち、図１～図４は光位相シフタの基本的な構成例を示すものであり、光導波路基板には光位相シフタ以外の光導波路が形成されていてもよい。光導波路基板の素材としては、例えば石英系の材料が用いられるが、これには限定されない。
　（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態の光位相シフタ１００の構成例を示す図である。図１は光位相シフタ１００の上面図である。光導波路基板１０１上に直線状の光導波路１０２が形成され、さらに光導波路１０２の直上に直線状のヒータ１０３が形成される。ヒータ１０３は、図１において斜線で示される。ヒータ１０３の単位長さあたりの抵抗値は一定であるとする。光導波路１０２はヒータ１０３の下層に形成されるため、図１では破線で示される。
　ヒータ１０３は、Ｐｔ（プラチナ）やＴｉＮ（窒化チタン）等の、比較的抵抗率の高い材料を含んでもよい。ヒータ１０３の両端及び中央には、電極１１１、１１２、１１３が設けられる。ヒータ１０３は３個所の電極１１１～１１３により２つの領域１２１及び１２２に区分される。ただし、ヒータ１０３の領域１２１と領域１２２との間は、電気的には分離されていない。電極１１１～１１３は通常の導体で形成された、ヒータ１０３に電圧を印加するための引き出し電極である。電極１１１、１１２には電極１１４が接続される。ヒータ中央部にある電極１１３は、引き出し電極１１１、１１２に対する共通のＧＮＤ（接地電位）の電極である。
　電源１５０は、ヒータ１０３を加熱するための直流電源装置である。電源１５０は、電極１１４、１１１、１１２を介してヒータ１０３の両端に同一の電圧（＋Ｖ）を印加する。電圧の印加により、電極１１１、１１２から電極１１３へ電流が流れる。ヒータ１０３に流れる電流によって、ヒータ１０３が発熱する。ヒータ１０３の発熱により、ヒータ１０３の直下にある光導波路１０２が加熱され、光導波路１０２の光伝搬特性が変化する。このようにして、光導波路１０２は光位相シフタとして動作する。
　電極１１３は、電極１１１、１１２の間のちょうど中間の位置に設けられてもよい。この場合、領域１２１のヒータ抵抗と、領域１２２のヒータ抵抗は等しい。すなわち、電極１１１と電極１１２との間のヒータ抵抗を２Ｒとすると、領域１２１、１２２のヒータ抵抗はいずれもＲである。ここで、先に説明した図５のように、電極１１３及び１１４を用いず電極１１１に＋Ｖの電圧を印加し電極１１２を接地した場合には、電極１１１と電極１１２との間の抵抗値は２Ｒとなる。従って、ヒータ１０３の発熱量はＶ２／（２Ｒ）である。一方、本実施形態では、電圧＋ＶとＧＮＤとの間のヒータ抵抗を半分（Ｒ）とすることができる。抵抗値がＲのヒータが２個（領域１２１、１２２）あるため、ヒータ１０３に同一の電圧＋Ｖを印加した場合の発熱量は２×（Ｖ２／Ｒ）となる。このように、電極１１３を設けることで電圧＋Ｖで駆動される領域のヒータ抵抗を低減することができる。さらに、その結果、ヒータ１０３の発熱量は４倍となる。そして、電源１５０の電圧を０～＋Ｖまで可変することで、電極１１３を設けない場合と比較して、ヒータの発熱量の制御範囲を４倍拡大できる。また、電極１１３は、電極１１１、１１２の間のちょうど中間の位置に設けられなくともよい。この場合、領域１２１のヒータ抵抗と、領域１２２のヒータ抵抗は必ずしも等しくない。しかし、領域１２１のヒータと領域１２２のヒータとが並列に接続されることで電源１５０から見たヒータの抵抗値が低下する。すなわち、各領域のヒータ抵抗が全て同一でない場合も、ヒータの発熱量の制御範囲を拡大できる。
　以上説明したように、第１の実施形態の光位相シフタ１００は、ヒータ寸法を拡大することなくヒータ抵抗を低減でき、より広い範囲でヒータ１０３の発熱量を制御できる。
　（第２の実施形態）
　第１の実施形態では、ヒータ１０３は、２つの領域１２１、１２２を備えていた。ヒータ１０３をより多くの領域に区分することで、区分された領域あたりのヒータ抵抗をさらに低減することが可能となる。
　図２は、本発明の第２の実施形態の光位相シフタ２００の構成例を示す図である。図２は光位相シフタ２００の上面図である。図２では、光導波路基板２０１上に直線状の光導波路２０２が形成され、さらに光導波路２０２の直上に直線状のヒータ２０３が形成される。ヒータ２０３は、図２において斜線で示される。ヒータ２０３の単位長さあたりの抵抗値は一定であるとする。光導波路２０２はヒータ２０３の下層に形成されるため、図２では破線で示される。
　ヒータ２０３は、ＰｔやＴｉＮ等の、比較的抵抗率の高い材料を含んで形成されてもよい。ヒータ２０３の両端及び両端の間に、電極２１１、２１２、２１４、２１５が設けられる。ヒータ２０３は４個所の電極２１１、２１２、２１４、２１５により３つの領域２２１、２２２及び２２３に区分される。ただし、領域２２１～領域２２３は、電気的には分離されていない。電極２１１、２１２には電極２１３が接続され、電極２１４、２１５には電極２１６が接続される。電極２１１～２１６は通常の導体で形成された、ヒータ２０３に電圧を印加するための引き出し電極である。電極２１１、２１２には、電源２５０により＋Ｖの電圧が印加され、電極２１４、２１５は、電極２１６により接地される。
　電源２５０は、ヒータ２０３を加熱するための直流電源装置である。電源２５０は、電極２１３、２１１、２１２を介してヒータ２０３に同一の電圧（＋Ｖ）を印加する。電源２５０による電圧の印加により電極２１１から電極２１４へ電流が流れ、電極２１２から電極２１４及び２１５へ電流が流れる。ヒータ２０３に流れる電流によって、ヒータ２０３が発熱する。ヒータ２０３の発熱により、ヒータ２０３の直下にある光導波路２０２が加熱され、光導波路２０２の光伝搬特性が変化する。このようにして、光導波路２０２は光位相シフタとして動作する。
　電極２１２、２１４は、電極２１１、２１５の間に、ヒータ２０３の長さを３等分する位置に設けられてもよい。この場合、領域２２１～２２３のヒータ抵抗は等しい。すなわち、電極２１１と電極２１５との間のヒータ抵抗を３Ｒとすると、領域２２１～２２３のヒータ抵抗はいずれもＲである。ヒータ２０３上では、隣接する電極間の電位差はＶであるので、ヒータ２０３の領域２２１～２２３はいずれもＶ２／Ｒの電力を消費し、ヒータ２０３全体の消費電力（すなわち発熱量）は３×Ｖ２／Ｒとなる。一方、電極２１２、２１４を用いずに電極２１１に電圧＋Ｖを印加し電極２１５を接地した場合、ヒータの発熱量はＶ２／（３Ｒ）である。すなわち、図２のように電極２１２及び２１４を設けることで、＋Ｖの電圧で駆動されるヒータ抵抗を３分の１にすることができ、ヒータ２０３の発熱量は９倍となる。そして、電源２５０の電圧を０～＋Ｖまで可変することで、電極２１２、２１４を設けない場合と比較して、ヒータの発熱量の制御範囲を９倍拡大できる。
　以上説明したように、第２の実施形態の光位相シフタ２００は、第１の実施形態の光位相シフタ１００と同様に、ヒータ寸法を拡大することなくヒータ抵抗を低減でき、より広い範囲でヒータ２０３の発熱量を制御できる。また、電極２１２、２１４は、ヒータ２０３の長さを３等分する位置に設けられなくともよい。この場合、領域２２１～２２３のヒータ抵抗は必ずしも等しくない。しかし、領域２２１のヒータと領域２２２のヒータとが並列に接続され、領域２２２のヒータと領域２２３のヒータとが並列に接続されることで電源２５０から見たヒータの抵抗値が低下する。すなわち、各領域のヒータ抵抗が全て同一でない場合も、ヒータの発熱量の制御範囲を拡大できる。
　第１及び第２の実施形態では、ヒータの形状は直線状であり、電極はヒータの長手方向に２以上の領域を構成するように設けられる。一般に、直線状のヒータを、抵抗が等しいＮ個の領域ごとに駆動することで、領域ごとのヒータ抵抗をヒータ全体の抵抗値の１／Ｎとすることができる。ヒータを領域に区分しない場合と同様の電圧（本実施形態では＋Ｖ）でヒータの各領域を駆動することにより、ヒータ全体の発熱量はＮ２倍になる。このため、電源による印加電圧を０～＋Ｖの間で可変とすることで、ヒータの発熱量の制御範囲をＮ２倍に拡大できる。
　（第３の実施形態）
　図３は、本発明の第３の実施形態の光位相シフタ３００の構成例を示す図である。図３は光位相シフタ３００の上面図である。光位相シフタ３００は、リング共振器に代表される、円環状の光導波路に沿ってヒータが形成された例を示す。光位相シフタ３００では、光導波路基板３０１上に円環状の光導波路３０２が形成され、さらに光導波路３０２の直上に円環状のヒータ３０３が形成される。ヒータ３０３は、図３では斜線で示される。ヒータ３０３の単位長さあたりの抵抗値は一定であるとする。光導波路３０２はヒータ３０３の下層に形成されるため、図３では破線で示される。
　ヒータ３０３は、ＰｔやＴｉＮ等の比較的抵抗率の高い材料を含んで形成されてもよい。ヒータ３０３には、円環の中心を挟んで対向する電極３１１、３１２が設けられる。電極３１１、３１２はヒータ３０３に電圧を印加するための、通常の導体で形成された引き出し電極である。ヒータ３０３は、２個所の電極３１１、３１２により２つの領域３２１、３２２に区分される。ただし、領域３２１と領域３２２との間は、電気的には分離されていない。
　電源３５０はヒータ１０３を加熱するための直流電源装置である。電源３５０は、電極３１１を介してヒータ３０３に＋Ｖの電圧を印加する。電極３１２は接地される。電極３１１から電極３１２へ向けてヒータ３０３の２つの領域３２１、３２２を電流が流れることで、ヒータ３０３が発熱する。ヒータ３０３の発熱により、ヒータ３０３の直下にある光導波路３０２が加熱され、光導波路３０２の光伝搬特性が変化する。このようにして、光導波路３０２は光位相シフタとして動作する。
　電極３１１、３１２は、ヒータ３０３の円周をちょうど２分割する位置に設けられてもよい。この場合、領域３２１のヒータ抵抗と領域３２２のヒータ抵抗とは等しい。すなわち、ヒータ３０３の円周全体のヒータ抵抗を２Ｒとすると、領域３２１、３２２のヒータ抵抗はいずれもＲである。このように、本実施形態では、円環上の対向する部分に電極３１１及び３１２を形成することで、図６で説明した通常の円周に近い長さでヒータを構成する場合と比較してヒータ抵抗値を半分にできる。
　ここで、先に説明した図６のように、円環状のヒータ６０３を１つの領域のヒータとして電圧＋Ｖを印加した場合には、図６のヒータ６０３のヒータ抵抗を２Ｒとすると、ヒータの発熱量はＶ２／（２Ｒ）である。
　一方、本実施形態では、電圧＋ＶとＧＮＤとの間のヒータ抵抗を、図６の構成と比較して半分（Ｒ）とすることができる。すなわち、抵抗値がＲであるヒータが２個（領域３２１、３２２）あるため、領域３２１、３２２に同一の電圧＋Ｖを印加した場合の発熱量は２×（Ｖ２／Ｒ）となる。このように、電極３１１、３１２をヒータ３０３の円周上に対向させて配置し、ヒータ３０３を領域３２１、３２２に区分することで、電圧＋Ｖで駆動される領域のヒータ抵抗を低減することができる。さらに、その結果、ヒータ３０３の発熱量は４倍となる。また、電源３５０の電圧を０～＋Ｖまで可変することで、ヒータ３０３を領域３２１、３２２に区分しない場合と比較して、ヒータの発熱量の制御範囲を４倍拡大できる。また、電極３１１、３１２は、ヒータ３０３の円周をちょうど２分割する位置に設けられなくともよい。この場合、領域３２１のヒータ抵抗と、領域３２２のヒータ抵抗は必ずしも等しくない。しかし、領域３２１のヒータと領域３２２のヒータとが並列に接続されることで電源３５０から見たヒータの抵抗値が低下する。すなわち、各領域のヒータ抵抗が全て同一でない場合も、ヒータの発熱量の制御範囲を拡大できる。
　以上説明したように、第３の実施形態の光位相シフタ３００は、第１及び第２の実施形態の光位相シフタ１００、２００と同様に、ヒータの寸法を拡大することなくヒータ抵抗値を低減でき、より広い範囲で発熱量を制御できる。
　（第４の実施形態）
　第３の実施形態では、ヒータ３０３は円環上で２分割された構造を備えていた。第３の実施形態のヒータ３０３をより多くの領域に区分することで、区分された領域あたりのヒータ抵抗をさらに低減できる。
　図４は、本発明の第４の実施形態の光位相シフタ４００の構成を示す図である。図４では、図３と同様に、光導波路基板４０１上に円環状の光導波路４０２が形成され、さらに光導波路４０２の直上に円環状のヒータ４０３が形成されている。ヒータ４０３は、ＰｔやＴｉＮ等の、比較的抵抗率の高い材料を含んで形成されてもよい。ヒータ４０３は、図４において斜線で示される。ヒータ４０３の単位長さあたりの抵抗値は一定であるとする。光導波路４０２はヒータ４０３の下層に形成されるため、図４では破線で示される。
　一方、第３の実施形態とは異なり、ヒータ４０３には、電極４１１～４１４が設けられる。電極４１１～４１４は通常の導体で形成された、ヒータ４０３に電圧を印加するための引き出し電極である。
　ヒータ４０３は４個所の電極４１１～４１４により４つの領域４２１～４２４に区分される。ただし、領域４２１～領域４２４は、電気的には分離されていない。電源４５０は、ヒータ４０３を加熱するための直流電源装置である。電極４１１、４１２には電源４５０により＋Ｖの電圧が印加される。電極４１３、４１４は、ＧＮＤ（接地電位）の電極である。電源４５０による電圧の印加により電極４１１、４１２から電極４１３、４１４へ電流が流れる。ヒータ４０３に流れる電流によって、ヒータ４０３が発熱する。ヒータ４０３の発熱により、ヒータ４０３の直下にある光導波路４０２が加熱され、光導波路４０２の光伝搬特性が変化する。このようにして、光導波路４０２は光位相シフタとして動作する。
　電極４１１～４１４は、ヒータ４０３の円周を４等分する位置に設けられてもよい。この場合、領域４２１～４２４のヒータ抵抗は等しい。ヒータ４０３上で、隣接する電極間の電位差はＶであるので、各領域４２１～４２４の抵抗値をＲとすると、いずれの領域もＶ２／Ｒの電力を消費し、ヒータ４０３の全体の発熱量は４×Ｖ２／Ｒとなる。
　一方、図６で説明したように、円環状のヒータ６０３を１つの領域のヒータとして電圧＋Ｖを印加した場合には、図６のヒータ６０３のヒータ抵抗を４Ｒとすると、ヒータの発熱量はＶ２／（４Ｒ）である。
　このように、電極４１１～４１４をヒータ４０３の円周上に配置し、ヒータ４０３を領域４２１～４２４に区分することで、電圧＋Ｖで駆動される領域のヒータ抵抗を低減することができる。また、ヒータ４０３を４等分するように電極４１１～４１４を配置し、電源４５０の電圧を０～＋Ｖまで可変することで、ヒータ４０３を領域４２１～４２４に区分しない場合と比較して、ヒータの発熱量の制御範囲を１６倍拡大できる。また、電極４１１～４１４は、ヒータ４０３の円周を４等分する位置に設けられなくともよい。この場合、領域４２１～４２４のヒータ抵抗は必ずしも等しくない。しかし、領域４２１のヒータと領域４２４のヒータとが並列に接続され、領域４２２のヒータと領域４２３のヒータとが並列に接続されることで電源４５０から見たヒータの抵抗値が低下する。すなわち、各領域のヒータ抵抗が全て同一でない場合も、ヒータの発熱量の制御範囲を拡大できる。
　以上説明したように、第４の実施形態の光位相シフタ４００は、第１～第３の実施形態の光位相シフタ１００、２００、３００と同様に、ヒータ寸法を拡大することなくヒータ抵抗を低減でき、より広い範囲でヒータ４０３の発熱量を制御できる。
　第３及び第４の実施形態で説明したように、ヒータが円環状の場合は、円環状のヒータを抵抗が等しい２Ｎ個の領域（Ｎは自然数）に区分することにより、領域ごとのヒータ抵抗を１／（２Ｎ）に低下させることが可能である。第３の実施形態ではＮ＝１、第４の実施形態ではＮ＝２である。そして、各領域を＋Ｖの電圧で駆動することで、ヒータ全体の発熱量が（２Ｎ）２倍になる。すなわち、ヒータの発熱量の制御範囲を（２Ｎ）２倍に拡大できる。このように、ヒータを円周方向に２以上の領域を構成するように電極が設けられてもよい。
　（第５の実施形態）
　第１～第４の実施形態で説明した効果は、以下の第５の実施形態の光導波路用ヒータによってももたらされる。以下では図１の参照符号及び電圧（＋Ｖ、ＧＮＤ）を括弧内に示して説明する。第５の実施形態の光導波路用ヒータは、ヒータ（１０３）と、第１の電極（１１１、１１２）と、第２の電極（１１３）と、を備える。ヒータ（１０３）は、光導波路（１０２）に近接して形成される。第１の電極（１１１、１１２）はヒータ（１０３）に電気的に接続するように形成され、第１の電位（＋Ｖ）が印加される。第２の電極（１１３）はヒータ（１０３）に電気的に接続するように形成され、第１の電位（＋Ｖ）とは異なる第２の電位（ＧＮＤ）が印加される。そして、第１の電極（１１１、１１２）と第２の電極（１１３）とは、ヒータ（１０３）を２以上の領域（１２１、１２２）に区分するように交互に配置される。
　また、図３の参照符号及び電圧（＋Ｖ、ＧＮＤ）を用いて、第５の実施形態の光導波路用ヒータは、以下のように記載できる。第５の実施形態の光導波路用ヒータは、ヒータ（３０３）と、第１の電極（３１１）と、第２の電極（３１２）と、を備える。ヒータ（３０３）は、光導波路（３０２）に近接して形成される。第１の電極（３１１）はヒータ（３０３）に電気的に接続するように形成され、第１の電位（＋Ｖ）が印加される。第２の電極（３１２）はヒータ（３０３）に電気的に接続するように形成され、第１の電位（＋Ｖ）とは異なる第２の電位（ＧＮＤ）が印加される。そして、第１の電極（３１１）と第２の電極（３１２）とは、ヒータ（３０３）を２以上の領域（３２１、３２２）に区分するように交互に配置される。
　このような構成を備える第５の実施形態の光導波路用ヒータでは、ヒータが複数の領域に区分され、各領域は第１の電極と第２の電極との間にある。このため、ヒータ抵抗が低減される。すなわち、第５の実施形態の光導波路用ヒータは、ヒータの寸法を拡大することなくヒータ抵抗値を低減でき、より広い範囲でヒータの発熱量を制御できる。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得るさまざまな変更をすることができる。
　例えば、図１～図４では、ヒータは光導波路の直上にあるように記載された。しかし、ヒータと光導波路との位置関係は光導波路に所定の特性変化を与えるものであればよく、各実施形態の記載には限定されない。また、図１～図４では、ヒータの直下に形成された光導波路の幅はヒータの幅よりもやや広く記載された。しかしながら、光導波路の幅はヒータの幅と同一でもよく、あるいは、ヒータの幅よりも狭くてもよい。
　また、図１及び図２に記載された光導波路１０２、２０２の形状は直線状であるが、光導波路１０２、２０２の形状は曲線状でもよい。図３及び図４に記載された光導波路３０２、４０２は円環状であるが、光導波路３０２、４０２の形状は真円、楕円、あるいはそれ以外の円形、あるいは矩形であってもよい。
　さらに、第１～第４の実施形態では、光導波路用ヒータを光位相シフタに適用した場合について説明した。しかし、本発明の光導波路用ヒータは、ヒータによる温度変化を利用した光導波路デバイスであれば、光位相シフタ以外にも応用できる。
　この出願は、２０１４年１１月１８日に出願された日本出願特願２０１４－２３３５３９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１００、２００、３００、４００、５００、６００　　光位相シフタ
　１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１　　光導波路基板
　１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２　　光導波路
　１０３、２０３、３０３、４０３、５０３、６０３　　ヒータ
　１１１～１１４、２１１～２１６、３１１、３１２、４１１～４１４　　電極
　５１１、５１２、６１１、６１２　　電極
　１２１、１２２、２２１～２２３、３２１、３２２、４２１～４２４　　領域
　１５０、２５０、３５０、４５０　　電源

Claims (8)

  1. 　光導波路に近接して形成されたヒータと、
    　前記ヒータに電気的に接続するように形成された、第１の電位が印加される第１の電極と、
    　前記ヒータに電気的に接続するように形成された、前記第１の電位とは異なる第２の電位が印加される第２の電極と、を備え、
    　前記第１の電極と前記第２の電極とが、前記ヒータを２以上の領域に区分するように交互に配置されている、ことを特徴とする光導波路用ヒータ。
  2. 　前記ヒータの形状は直線状であり、前記電極は前記ヒータの長手方向に２以上の領域を構成するように設けられることを特徴とする請求項１に記載された光導波路用ヒータ。
  3. 　前記ヒータの形状は円環状であり、前記電極は前記ヒータを円周方向に２以上の領域を構成するように設けられることを特徴とする請求項１に記載された光導波路用ヒータ。
  4. 　前記第１の電位及び前記第２の電位の一方は接地電位であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載された光導波路用ヒータ。
  5. 　それぞれの前記領域のヒータの抵抗値が等しいことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載された光導波路用ヒータ。
  6. 　光導波路基板上に形成された光導波路と、
    　前記光導波路上に近接して形成された請求項１乃至５のいずれかに記載された光導波路用ヒータと、
    を備える光機能デバイス。
  7. 　前記第１の電極及び前記第２の電極に電圧を印加する電源装置をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載された光機能デバイス。
  8. 　光導波路に近接してヒータを形成し、
    　第１の電位が印加される第１の電極を前記ヒータに電気的に接続するように形成し、
    　前記第１の電位とは異なる第２の電位が印加される第２の電極を前記ヒータに電気的に接続するように形成し、
    　前記第１の電極と前記第２の電極とが、前記ヒータを２以上の領域に区分するように交互に配置されている、ことを特徴とする光導波路用ヒータの構成方法。
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