WO2021038630A1 - 波長チェッカー - Google Patents

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WO2021038630A1
WO2021038630A1 PCT/JP2019/033063 JP2019033063W WO2021038630A1 WO 2021038630 A1 WO2021038630 A1 WO 2021038630A1 JP 2019033063 W JP2019033063 W JP 2019033063W WO 2021038630 A1 WO2021038630 A1 WO 2021038630A1
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optical waveguide
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waveguide chip
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田中　拓也
裕士 石川
光太 鹿間
荒武　淳
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日本電信電話株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a wavelength checker, and more specifically, to a wavelength checker for confirming signal light in opening / fault isolation investigation of a PON system.
  • a plurality of lights having relatively different wavelengths such as a wavelength of 1.3 ⁇ m and a wavelength of 1.5 to 1.6 ⁇ m may be used at the same time.
  • Non-Patent Document 1 in the already introduced GE-PON (G-PON) system, the signal (uplink signal) from the user to the station building is 1260 nm to 1360 nm (only the Regular band is described in G-PON). Wavelength is used. Further, in the G-PON system, a wavelength of 1480 nm to 1500 nm is used as a signal (downlink signal) from the station building to the user, and a wavelength of 1550 nm to 1560 nm is used as the downlink video signal.
  • the 10G-EPON (XG-PON) system to be introduced in the future also uses wavelengths of 1.3 ⁇ m and 1.5 to 1.6 ⁇ m.
  • wavelengths of 1524 nm to 1544 nm (Wide band) for the uplink signal, 1596 nm to 1603 nm for the downlink signal, and 1550 nm to 1560 nm for the downlink video signal are used.
  • the optional PtPWDM (Point To Point Wavelength Division Multiplex) overlay will not be described.
  • wavelength division multiplexing is performed. These wavelength arrangements are shown in FIG.
  • the optical power is confirmed in the opening test.
  • more and more various wavelengths will be used during the transition from GE-PON to 10G-EPON.
  • the wavelength can be confirmed, the type of signal can be identified, the failure can be easily isolated, and the work efficiency may be improved.
  • optical spectrum analyzer As a means for measuring wavelength.
  • the optical spectrum analyzer has a movable part for detecting the diffracted light obtained by moving the diffraction grating with a detector, the device is large and heavy, so that it is difficult to carry.
  • a 100V power supply is generally required.
  • conventionally there has been a problem that it is not easy to confirm whether or not signal light is coming in the opening / fault isolation investigation of the PON system.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to make it easy to confirm the presence or absence of signal light in opening a PON system, isolating a failure, and the like. To do.
  • the wavelength checker according to the present invention is a wavelength checker including an optical waveguide chip and an optical conversion unit composed of a conversion material that converts near-infrared light into visible light, and the optical waveguide chip on the side connected to the optical fiber is an array.
  • the end face of the optical waveguide chip which includes a waveguide diffraction grid and is mounted on the main substrate and outputs light to the external space, has a reflecting surface inclined so as to face the main substrate.
  • the light conversion unit is provided at a position on the optical waveguide chip where the light reflected by the end face on the light emitting side is output to the external space.
  • the light emitting side end face of the optical waveguide chip on the side that outputs light to the external space is a reflecting surface inclined so as to face the main substrate side, and the light emitting side end face. Since the reflected light is placed at a location where it is output to the external space, it is possible to easily confirm the presence or absence of signal light when opening the PON system, isolating a failure, or the like.
  • FIG. 1 is a plan view showing the configuration of a wavelength checker according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view showing a partial configuration of a wavelength checker according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view showing a partial configuration of the wavelength checker according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2C is a cross-sectional view showing a partial configuration of the wavelength checker according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view showing the configuration of an array waveguide diffraction grating.
  • FIG. 4 is a characteristic diagram showing the calculation result of the transmission spectrum of the array waveguide diffraction grating in the optical waveguide chip 101.
  • FIG. 4 is a characteristic diagram showing the calculation result of the transmission spectrum of the array waveguide diffraction grating in the optical waveguide chip 101.
  • FIG. 5A is a perspective view showing the configuration of the wavelength checker according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5B is a side view showing a partial configuration of the wavelength checker according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5C is a plan view showing a partial configuration of the wavelength checker according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6A is a perspective view showing a partial configuration of the wavelength checker according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view showing a partial configuration of the wavelength checker according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a child optical waveguide chip constituting the wavelength checker according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a child optical waveguide chip constituting the wavelength checker according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7C is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a child optical waveguide chip constituting the wavelength checker according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7D is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a child optical waveguide chip constituting the wavelength checker according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7E is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a child optical waveguide chip constituting the wavelength checker according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7C is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a child optical waveguide chip constituting the wavelength checker according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7D is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a child optical waveguide chip constituting the wavelength checker according to
  • FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a method of manufacturing a child optical waveguide chip constituting the wavelength checker according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view showing a configuration in the vicinity of the optical conversion unit 102 of the wavelength checker according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9B is a characteristic diagram plotting the equation (7).
  • FIG. 10 is a plan view showing a partial configuration of another wavelength checker according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view showing a partial configuration of another wavelength checker according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a characteristic diagram showing the calculation result of the transmission spectrum of the array waveguide diffraction grating in the child optical waveguide chip 121a.
  • FIG. 13 is a characteristic diagram showing the calculation result of the transmission spectrum of the array waveguide diffraction grating of the child optical waveguide chip 101.
  • FIG. 14 is a characteristic diagram showing a spectrum obtained by combining the spectrum shown in FIG. 12 and the spectrum shown in FIG.
  • FIG. 15 is a plan view showing a partial configuration of the wavelength checker according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 16A is a plan view showing a partial configuration of the wavelength checker according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 16B is a plan view showing a partial configuration of the wavelength checker according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 17A is a characteristic diagram showing a calculation result of a spectrum input from the main first input waveguide 106a of the child optical waveguide chip 101a and transmitted through the array waveguide diffraction grating.
  • FIG. 17B is a characteristic diagram showing a calculation result of a spectrum input from the sub-first input waveguide 106b of the child optical waveguide chip 101a and transmitted through the array waveguide diffraction grating.
  • FIG. 18 is a characteristic diagram showing a spectrum obtained by combining the spectrum shown in FIG. 17A and the spectrum shown in FIG. 17B.
  • FIG. 19 is a plan view showing a partial configuration of the wavelength checker according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a plan view showing a partial configuration of the wavelength checker according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a characteristic diagram showing the calculation result of the transmission spectrum of the child optical waveguide chip 101a + the child optical waveguide chip 121a.
  • FIG. 21 is a characteristic diagram showing the calculation result of the transmission spectrum of the port 7 of the child optical waveguide chip 101a.
  • FIG. 22 shows the child optical waveguide chip 101a and the child optical waveguide chip 101a when the second input waveguide 128 of the child optical waveguide chip 121a is connected to the port 7 of the first output waveguide 107 of the child optical waveguide chip 101a. It is a characteristic diagram which shows the calculation result of the spectrum which passes through 121a.
  • FIG. 23 is a characteristic diagram showing the calculation result of the transmission spectrum of the port 6 of the child optical waveguide chip 101a. In FIG.
  • FIG. 5 is a characteristic diagram showing a calculation result of a spectrum transmitted through a child optical waveguide chip 101a and a child optical waveguide chip 121a in a configuration in which a second input waveguide 128 of the optical waveguide chip 121a is connected.
  • FIG. 25 is a characteristic diagram showing a spectrum obtained by combining the spectrum of FIG. 20, the spectrum of FIG. 22, and the spectrum of FIG. 24.
  • FIG. 26 is a plan view showing a partial configuration of the wavelength checker according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the wavelength arrangements of NG-PON2, 10G-EPON (XG-PON), and GE-PON (G-PON).
  • This wavelength checker includes an optical waveguide chip 101.
  • a known arrayed waveguide diffraction grating is formed on the optical waveguide chip 101 (see Reference 3).
  • This array waveguide diffraction grating includes a first array waveguide 103, a first input side slab waveguide 104, a first output side slab waveguide 105, a first input waveguide 106, and a first output waveguide 107.
  • FIG. 1 shows the plane of the wavelength checker.
  • Reference numeral 151 is a main substrate
  • reference numeral 102 is an optical conversion unit composed of a conversion material for converting near-infrared light into visible light.
  • reference numeral 161 is a fiber block
  • reference numeral 162 is an optical fiber
  • reference numeral 163 is a connector.
  • the first array waveguide 103 is composed of a plurality of waveguides having a constant optical path length difference. In the first array waveguide 103, the optical path length difference between two adjacent waveguides is constant.
  • the first input side slab waveguide 104 is connected to the optical input end of the first array waveguide 103.
  • the first output side slab waveguide 105 is connected to the optical output end of the first array waveguide 103.
  • the first input waveguide 106 is connected to the input side of the first input side slab waveguide 104.
  • a plurality of first output waveguides 107 are provided and connected to the output side of the first output side slab waveguide 105.
  • this wavelength checker includes an optical conversion unit 102 composed of a conversion material that converts infrared light into visible light.
  • the optical conversion unit 102 waveguides the first output waveguide 107 on the output side (the side that outputs light to the external space) of the plurality of first output waveguides 107 of the optical waveguide chip 101, and the light emitting side end face 108. It is arranged so that it can receive the emitted light that is reflected and emitted by.
  • the light emitting side end surface 108 is a reflecting surface inclined so as to face the main substrate 151.
  • the light emitting side end face 108 can be used as a reflecting surface (mirror). .. Further, even if a reflective film is not formed, the interface between the light emitting side end surface 108 made of quartz glass or the like and the air can be used as the reflective surface due to the difference in refractive index. In particular, when the angle of the light emitting side end surface 108 with respect to the waveguide direction of the light passing through the optical waveguide chip 101 satisfies the total reflection condition, the light leaks from the light emitting side end surface 108 to the external space. Can be suppressed.
  • the optical conversion unit 102 is formed so as to extend in the direction in which a plurality of first output waveguides 107 are arranged.
  • the optical conversion unit 102 extends from one end side to the other end side of the array of the plurality of first output waveguides 107, for example.
  • the conversion material is, for example, a phosphorescent body or a phosphor that converts near-infrared light into visible light.
  • the conversion material can be mixed with, for example, a thermosetting silicone resin, heated and cured to form the optical conversion unit 102.
  • a polymer resin or an optical adhesive can be used instead of the silicone resin.
  • Phosphor manufactured by "Lumitek International" can be used as the conversion material.
  • Phosphor manufactured by "Lumitek International" can be used as an example of Phosphor, the type to which electronic trapping is applied retains light energy by irradiating sunlight or room light in advance, and then by the stimulation of the irradiated near infrared rays.
  • the stored light energy is emitted as visible light. For example, some have a sensitivity of 700 nm to 1700 nm.
  • the near-infrared light that is demultiplexed for each wavelength by the array waveguide diffraction grating is waveguideed through the first output waveguide 107, is reflected by the light emitting side end face 108, and is emitted.
  • the optical conversion unit 102 when it reaches the optical conversion unit 102, visible light is generated.
  • the generated visible light spreads isotropically not only in the incident direction of the near-infrared light reflected by the light emitting side end face 108 by waveguideing through the first output waveguide 107, and can be visually observed from various directions. ..
  • the first output waveguide 107 in which the near-infrared light is waveguideed from the place where the visible light is generated can be identified. Since the wavelength of the near-infrared light that is demultiplexed and waveguideed in each first output waveguide 107 is known, the wavelength can be confirmed by confirming the location where visible light is generated (visually observed). It will be possible.
  • the first input side slab waveguide 104 has a lower clad layer 112 formed on a Si substrate 111 made of, for example, and a core formed on the lower clad layer 112. It is composed of a portion 104a and an upper clad layer 113 formed on the core portion 104a.
  • FIG. 2A shows a cross section taken along the line aa'of FIG. Further, in FIG. 2A, the main substrate 151 under the Si substrate 111 is omitted.
  • the first array waveguide 103 includes a plurality of lower clad layers 112 formed on the Si substrate 111 and a plurality of core portions 103a formed on the lower clad layer 112. It is composed of an upper clad layer 113 formed on the core portion 103a of the above.
  • FIG. 2B shows a cross section taken along the line bb'of FIG.
  • the Si substrate 111 is a silicon substrate
  • each clad layer is made of quartz glass
  • the core portion 103a and the core portion 104a are made of quartz glass.
  • the main substrate 151 under the Si substrate 111 is omitted.
  • the light emitting side end surface 108 has an angle of 45 ° with respect to the plane of the main substrate 151.
  • the optical conversion unit 102 is provided at a position on the optical waveguide chip 101 where the light reflected by the light emitting side end surface 108 is output to the external space. In this way, when the light emitting side end face 108 is set to 45 °, the light waveguided through the output waveguide of the optical waveguide chip 101 is reflected by the light emitting side end face 108 and with respect to the plane of the main substrate 151. And emits in the vertical direction.
  • the definition of the angle of the light emitting side end face 108 corresponds to ⁇ described later. Note that FIG. 2C shows a cross section taken along the line cc'of FIG.
  • the arrayed waveguide diffraction grating will be described in more detail.
  • the first array waveguide 103 is composed of eight waveguides and includes eight first output waveguides 107 will be described as an example (in FIG. 1, it is composed of 11 waveguides). However, in reality, there are more).
  • the multiplexed eight-wavelength light input to the first input waveguide 106 is branched into eight outputs.
  • the multiplex light input to the first input waveguide 106 is diffracted and spread by the first input side slab waveguide 104, and each of these is coupled to each waveguide of the first array waveguide 103 and guided.
  • the optical path length of the first array waveguide 103 is long on the upper side (outside) of the paper surface in FIG. 1, and becomes shorter at equal distances toward the lower side (inside) of the paper surface in FIG.
  • a phase difference is formed along the outside to inside waveguide of the first array waveguide 103.
  • the inclination of the fan-shaped equiphase plane generated by the shape of the slab waveguide changes depending on the wavelength, and the corresponding first output waveguide 107 is used for each wavelength.
  • Condenses optically coupled to.
  • the array waveguide diffraction grating light having multiple wavelengths can be branched (demultiplexed) for each wavelength.
  • the array waveguide 501 is bent at one place like an arc in a plan view.
  • the array waveguide diffraction grating is composed of an input waveguide 504, an input side slab waveguide 502, M array waveguide 501, an output side slab waveguide 503, and N output waveguide 505.
  • the light of N wavelength input to the array waveguide diffraction grating is branched into N output.
  • the input light is diffracted by the input side slab waveguide 502 and spreads, and is coupled to each of the M array waveguides 501 for waveguide.
  • the optical path length of the M array waveguide 501 is long on the outside, and the optical path length is sequentially shortened with the same optical path length difference as it goes inward.
  • At the end of the M array waveguide 501 there is a phase difference from the outer waveguide along the inner waveguide. Therefore, when incident on the output side slab waveguide 503, the inclination of the fan-shaped equiphase plane generated by the shape of the output side slab waveguide 503 in a plan view changes depending on the wavelength, and N output guides are provided for each wavelength.
  • the light is collected on each of the waveguides 505. Therefore, wavelength division multiplexing light can be branched for each wavelength.
  • the first array waveguide 103 is bent at a plurality of points in a plan view and has a shape like a seagull wing in a plan view. This point will be described later.
  • the center wavelength ⁇ 0 of the array waveguide diffraction grating is represented by the following equation (1).
  • the center wavelength ⁇ 0 is usually the transmission center wavelength of the center port of the output port of the array waveguide diffraction grating.
  • n c represents the effective refractive index of the array waveguide
  • m represents the diffraction order.
  • the output end of the first output waveguide 107 in the uppermost stage is port 1
  • the output end of the first output waveguide 107 in the second stage is port 2
  • the first in the third stage is port 3
  • the output end of the first output waveguide 107 of the fourth stage is port 4
  • the output end of the first output waveguide 107 of the fifth stage is port 5, the sixth stage.
  • the output end of the 1-output waveguide 107 is a port 6
  • the output end of the 1st output waveguide 107 in the 7th stage is a port 7
  • the output end of the 1st output waveguide 107 in the 8th stage is a port 8.
  • the free spectral range (FSR) of the array waveguide diffraction grating is represented by the following equation (2).
  • the free spectral range (FSR) of the array waveguide diffraction grating is set to 400 nm or more with a wavelength of 1250 nm to 1650 nm, the center wavelength ⁇ 0 is 1450 nm, the wavelength interval is 50 nm, and eight first output waveguides 107 are designed, as described above.
  • the entire wavelength range of the access system PON system can be covered.
  • the diffraction order m may be set to any of 1 to 3 from the equation (2).
  • the optical path length difference ⁇ L becomes a minute length on the order of ⁇ m, and cannot be realized by the arc structure in which the first array waveguide 103 bends at only one place. Therefore, in the embodiment, the first array waveguide 103 is configured to be bent at a plurality of locations of the central portion and the portions on both sides (both side portions) in a plan view. By providing a plurality of bending points in this way, the optical path length changes from the upper side (outside) of the paper surface of FIG. 1 to the side (inside) of the paper surface of FIG. 1 at different bending points of the first array waveguide 103. Can be reversed.
  • the first array waveguide 103 is bent so as to be convex outward in a plan view at the central portion, and bent inward in a plan view at both side portions including the central portion.
  • the optical path length becomes longer toward the outside (upper side of the paper in FIG. 1), but at both side portions, the optical path length becomes shorter toward the outside. ..
  • the difference in optical path length between adjacent waveguides in the central portion of the first array waveguide 103 and the difference in optical path length between adjacent waveguides in both side portions are set to different values, and the change in optical path length between the central portion and both side portions is set to some extent.
  • the function of the transmission spectrum of the array waveguide diffraction grating is represented by a Gaussian function.
  • An example of the calculation result is shown in FIG.
  • the transmission center wavelength of the output port 1 is 1275 nm.
  • the transmission center wavelength of the output port 2 is 1325 nm.
  • the transmission center wavelength of the output port 3 is 1375 nm.
  • the transmission center wavelength of the output port 4 is 1425 nm.
  • the transmission center wavelength of the output port 5 is 1475 nm.
  • the transmission center wavelength of the output port 6 is 1525 nm.
  • the transmission center wavelength of the output port 7 is 1575 nm.
  • the transmission center wavelength of the output port 8 is 1625 nm.
  • the function of the transmission spectrum will be explained.
  • the transmission function of the array waveguide diffraction grating can be expressed by Eq. (3), ignoring the loss (see Reference 2).
  • ⁇ f is the deviation from the transmission center frequency
  • ⁇ x is the distance between the center positions of the first output waveguide 107 connected to the first output side slab waveguide 105
  • ⁇ f is the center between adjacent channels.
  • the frequency interval, ⁇ 0, is the spot size.
  • equation (3) expressed in the frequency domain is expressed in the wavelength domain by the equation (5).
  • FIG. 4 shows the result of calculating the transmission spectrum of each channel of the array waveguide diffraction grating using the equation (5).
  • the parameter ⁇ x / ⁇ 0 representing the steepness of the Gaussian function can be adjusted at the time of designing the array waveguide diffraction grating, and this parameter ⁇ x / ⁇ 0 is 4.5 in the embodiment.
  • This wavelength checker includes an optical waveguide chip 101.
  • the optical waveguide chip 101 is the same as that of the first embodiment described above.
  • the wavelength checker includes an optical waveguide chip 121 which is arranged side by side with the optical waveguide chip 101 and includes an optical waveguide that guides emitted light.
  • a plurality of linear optical waveguides are formed on the optical waveguide chip 121.
  • the optical waveguide chip 121 is formed with eight linear optical waveguides corresponding to the eight output waveguides of the optical waveguide chip 101.
  • eight linear optical waveguides are arranged at an interval of 1 mm, which is the same as the interval between the output ends of the eight output waveguides of the optical waveguide chip 101.
  • the light emitting side end surface 108a of the optical waveguide chip 121 on the side that outputs light to the external space is a reflecting surface inclined so as to face the main substrate 151.
  • the light conversion unit 102 is provided at a position on the optical waveguide chip 121 where the light reflected by the light emitting side end surface 108a is output to the external space.
  • the optical conversion unit 102 is the same as that of the first embodiment described above.
  • the optical waveguide chips 121 are arranged side by side in series with the optical waveguide chips 101 in the waveguide direction.
  • the optical waveguide chip 101 and the optical waveguide chip 121 are mounted on the optical waveguide chip 141. That is, they are laminated in two layers.
  • the lower optical waveguide chip is defined as a parent optical waveguide chip
  • the upper optical waveguide chip is defined as a child optical waveguide chip. Therefore, in the following, it will be referred to as a child optical waveguide chip 101, a child optical waveguide chip 121, and a parent optical waveguide chip 141.
  • the parent optical waveguide chip 141 may have a planar light wave circuit formed or no optical circuit (only clad glass is on the Si substrate).
  • the child optical waveguide chip 101 and the child optical waveguide chip 121 have the surface (the surface with the clad glass) on which each optical waveguide (plane light wave circuit) is formed, and the parent optical waveguide chip 141 (with the clad glass). It is mounted on the parent optical waveguide chip 141 via a spacer (not shown) toward the surface).
  • the optical waveguide chip that allows light to pass through is a child optical waveguide chip.
  • the surface with the clad glass is the front surface
  • the back surface with the Si substrate can be seen when the child optical waveguide chip is viewed from above. That is, in the child optical waveguide chip, the portion of the optical circuit composed of the core and the clad comes to the lower side.
  • the parent optical waveguide chip 141 is mounted on the main substrate 151.
  • the parent optical waveguide chip 141 is adhered and fixed on the main substrate 151 with an adhesive.
  • the child optical waveguide chip 101 and the child optical waveguide chip 121 are arranged side by side in a column along the light input direction.
  • the light conversion unit 102 can be formed by applying a conversion material that converts infrared light to visible light on the upper surface of the child optical waveguide chip 121 where the light emitting side end surface 108a can be expected.
  • light is input to the child optical waveguide chip 101, and the light is separated by the child optical waveguide chip 101 and output through the child optical waveguide chip 121.
  • the light emitting side end surface 108a on the output side of the child optical waveguide chip 121 is oblique, and the light passing through the optical waveguide of the child optical waveguide chip 121 is reflected by the light emitting side end surface 108a.
  • the substrate of the child optical waveguide chip 121 is usually Si or quartz and allows infrared light to pass through. Therefore, the light that has passed through the optical waveguide of the child optical waveguide chip 121 is emitted from the substrate side.
  • An optical conversion unit 102 is formed at this exiting location. Therefore, the light (near infrared light) that is reflected by the light emitting side end surface 108a and emitted (output) from the substrate is converted into visible light by the light conversion unit 102 and becomes visually recognizable (visually visible). Since the output waveguide of the child optical waveguide chip 101 and the waveguide group of the child optical waveguide chip 121 are arranged at intervals of 1 mm, for example, the child optical waveguide through which light passes can be confirmed by checking the shining part. The waveguide of the chip 121 and the waveguide of the child optical waveguide chip 101 can be recognized. Further, if the relationship between the port number of the waveguide and the wavelength to be demultiplexed is grasped in advance, it is possible to recognize the wavelength of the light as well as the light coming.
  • the light reflected from the light emitting side end face 108a is emitted from the substrate side, so that the position of the waveguide cannot be directly visually confirmed. Therefore, by providing a mark corresponding to the position of the waveguide on the light emitting side (back surface) of the substrate, the position of the waveguide can be easily confirmed.
  • the mark can be formed by marking with a laser such as YAG, for example. It is also easy to confirm the position of the waveguide by attaching a tape on which scales are described at 1 mm intervals.
  • a fiber block 161 is connected to the input waveguide end of the child optical waveguide chip 101.
  • An optical fiber 162 provided with a connector 163 for inputting an optical signal to be confirmed is connected to the fiber block 161.
  • An optical fiber with a connector (not shown) is separately used for aligning the fiber block 161 and the input waveguide of the child optical waveguide chip 101.
  • the child optical waveguide chip 101 is fixed to the parent optical waveguide chip 141 with an adhesive via a spacer (not shown).
  • the child optical waveguide chip 121 is detachable from the parent optical waveguide chip 141 in a semi-fixed state, and can be replaced.
  • a plurality of first grooves 131 are formed in the parent optical waveguide chip 141, and a second groove 132 is formed in each of the child optical waveguide chip 101 and the child optical waveguide chip 121. Further, each of the plurality of first grooves 131 is fitted with the plurality of spacer members 171 in a form in which a part thereof protrudes from the parent optical waveguide chip 141.
  • each of the second groove 132 of the child optical waveguide chip 101 and the second groove 132 of the child optical waveguide chip 121 is fitted with the protruding portion of any one of the plurality of spacer members 171.
  • the position of the second groove 132 is arranged so as to avoid the waveguide portion (core) portion of the child optical waveguide chip 101 and the child optical waveguide chip 121.
  • the number of grooves may be three or more.
  • the first groove 131 is formed in the clad layer 143 of the parent optical waveguide chip 141.
  • the first groove 131 is formed by penetrating the clad layer 143 and reaching the substrate 142.
  • the second groove 132 is formed in the clad layer 124 including the core 123 of the child optical waveguide chip 121.
  • the second groove 132 is formed by penetrating the clad layer 124 and reaching the substrate 122.
  • the first groove 131 and the second groove 132 can be formed by a known photolithography technique and etching technique (reactive ion etching or the like).
  • the first groove 131 is formed by etching the clad layer 143 using the mask pattern formed by the photolithography technique as a mask and the substrate 142 as the etching stop layer.
  • the second groove 132 is formed by etching the clad layer 124 with the mask pattern formed by the photolithography technique as a mask and the substrate 122 as the etching stop layer.
  • the accuracy (deviation amount) of the position in the plane direction with respect to the design of the first groove 131 and the second groove 132 formed in this way is determined by the position accuracy of the mask pattern and the deviation amount of the position at the time of etching.
  • the position accuracy of the mask pattern is submicron or less, and the misalignment in reactive ion etching is also submicron or less. Therefore, the position in the plane direction in which the first groove 131 and the second groove 132 are formed is 1 ⁇ m or less with respect to the design.
  • the depth of the first groove 131 is determined by the thickness of the clad layer 143
  • the depth of the second groove 132 is determined by the thickness of the clad layer 124.
  • the accuracy of the thickness of the clad layer 143 and the accuracy of the thickness of the clad layer 124 are determined on the submicron order by, for example, a well-known glass deposition technique. Further, the position of the core 123 embedded in the clad layer 124 in the thickness direction is also the same.
  • the spacer member 171 can be formed by cutting an optical fiber to a predetermined length, for example, and the accuracy of the diameter of each spacer member 171 can be determined on the order of submicrons. Therefore, the position accuracy of the child optical waveguide chip 121 in the thickness direction is also determined within 1 ⁇ m.
  • the child optical waveguide chip 101 mounted on the parent optical waveguide chip 141 and the child optical waveguide chip 121 can accurately match the positions of the core centers of the corresponding optical waveguides. it can.
  • the alignment between the plurality of child chips mounted on the parent light chip as described above is performed under the condition that each chip is not warped.
  • Reference 4 Reference 5, and Reference 6.
  • This optical mounting form is called PPPP (Pluggable Photonic Circuit Platform).
  • the child optical waveguide chip 121 mounted by PPPP is characterized in that it is removable. Therefore, the child optical waveguide chips 121 having various functions can be interchanged and used, and various functions can be flexibly provided. So to speak, it can be said that PPPP has characteristics like an optical circuit (optical chip) version of an electronic block.
  • the transmission spectrum output from the child optical waveguide chip 121 is also represented by the spectrum of FIG. To.
  • a substrate 122 made of Si is prepared.
  • the lower clad layer 124a is formed on the substrate 122, and the core forming layer 301 is formed on the lower clad layer 124a.
  • the lower clad layer 124a and the core cambium 301 can be formed by the flame deposition (FHD) method.
  • a raw material gas main component: silicon tetrachloride
  • heat-hydrolyzed glass fine particles are deposited on the substrate 122 to form a first fine particle layer to be a lower clad layer 124a. ..
  • glass fine particles having different compositions are deposited on the first fine particle layer to form a second fine particle layer to be the core forming layer 301. ..
  • the lower clad layer 124a and the core forming layer are formed. Let it be 301.
  • these layers can also be formed by a chemical vapor deposition method.
  • the core 123 is formed as shown in FIG. 7C by patterning the core forming layer 301 by a known lithography technique and etching technique used for manufacturing a semiconductor device. For example, a resist pattern is formed on the core forming layer 301 on the portion to be the core 123 by a photolithography technique. Next, using the formed resist pattern as a mask, the core forming layer 301 is etched by reactive ion etching (RIE), and the other core forming layer is removed leaving a portion to be the core 123. After that, if the resist pattern is removed, the core 123 can be formed.
  • RIE reactive ion etching
  • the upper clad layer 124b is formed on the core 123. Similar to the lower clad layer 124a described above, the upper clad layer 124b can be formed by the FHD method.
  • the upper clad layer 124b and the lower clad layer 124a are penetrated to reach the substrate 122.
  • the second groove 132 is formed.
  • a resist pattern having an opening at a position where the second groove 132 is formed is formed on the upper clad layer 124b by a photolithography technique.
  • the upper clad layer 124b and the lower clad layer 124a are etched by RIE to remove the portion to be the second groove 132. After that, if the resist pattern is removed, the second groove 132 can be formed.
  • the glass block 181 and the glass block 182 are attached and fixed to both sides of the child optical waveguide chip 121.
  • wax or the like can be used.
  • polishing particles (not shown) are applied on the polishing machine 183, the glass block 181 and the glass block 182 are fixed to a jig (not shown), and the end face is polished to form the light emitting side end face 108a.
  • the wax is melted with an organic solvent, and the glass block 181 and the glass block 182 are separated from the child optical waveguide chip 121.
  • a mirrored light emitting side end surface 108a is formed on the child optical waveguide chip 121.
  • FIG. 9A shows an enlarged cross section of the light emitting side end face 108a of the child optical waveguide chip 121.
  • MFD Mode Field Diameter
  • spot size 3 ⁇ m
  • the mode field diameter is approximately the mode field diameter realized by an optical waveguide having a core cross-sectional dimension of 4.5 ⁇ m ⁇ 4.5 ⁇ m (rectangle) and a specific refractive index difference of 1.5% between the core and the clad.
  • the spot size is half that of MFD.
  • the beam reflected by the light of MFD 6 ⁇ m on the light emitting side end surface 108a is spread by diffraction.
  • the spread of the above-mentioned beam propagating in the substrate 122 made of Si is calculated by approximating the electric field distribution in the optical waveguide to a Gaussian distribution.
  • the spot size on the light emitting side end face 108a is ⁇ 0
  • the beam diameter at the destination propagating by the distance z from the light emitting side end face 108a is represented by the equation (6).
  • ⁇ is the wavelength.
  • the equation (6) can be approximated by the equation (7) under the condition that the squared term in ⁇ of the equation (6) is sufficiently larger than 1 (in this case, z> about 100 ⁇ m).
  • the refractive index n of Si is 3.5. From FIG. 9B, when propagating at a distance of about 1 to 2 mm, the spot size becomes 50 to 100 ⁇ m, and the MFD (Mode field diameter) is 100 to 200 ⁇ m, which is less than the waveguide pitch (1 mm). The MFD is twice the distance of the spot size. The reason why the propagation distance is 1 to 2 mm will be described below.
  • the light propagating through the optical waveguide composed of the lower clad layer 124a, the core 123, and the upper clad layer 124b of the child optical waveguide chip 121 is confined in the core 123 and propagated at the light emitting side end surface 108a. It is reflected, passes through the substrate 122, enters the optical conversion unit 102, and is converted into visible light.
  • the thickness of the substrate 122 is about 1 mm
  • the thickness of the lower clad layer 124a is about 25 ⁇ m. Therefore, the propagation distance from the reflection by the light emitting side end surface 108a to the arrival at the light conversion unit 102 is 1 to 2 mm.
  • the light emitting side end surface 108a has been described as a flat surface, but the present invention is not limited to this, and a reflecting surface (concave mirror) having a curved surface as in Reference 8 can also be used.
  • a curved surface concave surface
  • a curved surface can be formed by repeating anisotropic etching, gradually changing the angle of the end face of the glass portion, and finally smoothing by wet etching.
  • the substrate 122 made of Si is not etched, and it is the portions of the lower clad layer 124a, the core 123, and the upper clad layer 124b made of quartz glass that are etched.
  • the light reflected by the light emitting side end surface 108a can be focused when it reaches the light conversion unit 102.
  • the power density of the light reaching the light conversion unit 102 is increased, and even if the original signal light is weak, it can be converted into visible visible light.
  • the child optical waveguide chip 121a includes an array waveguide diffraction grating having a narrow demultiplexing wavelength interval.
  • reference numeral 125 is a second array waveguide
  • reference numeral 126 is a second input side slab waveguide
  • reference numeral 127 is a second output side slab waveguide
  • reference numeral 128 is a second input side waveguide, reference numeral 129. Indicates the second output waveguide, respectively.
  • a part of the second output waveguide 129 is omitted.
  • FIG. 11 shows the connection state of the child optical waveguide chip 101 and the child optical waveguide chip 121a.
  • FIG. 11 a case where the second input waveguide 128 of the child optical waveguide chip 121a is optically connected to the port 7 of the first output waveguide 107 of the child optical waveguide chip 101 will be examined.
  • the transmission wavelength spectrum of the array waveguide diffraction grating (with a narrow demultiplexing wavelength interval) of the child optical waveguide chip 121 is shown in FIG.
  • This spectrum is the result calculated using the equation (5).
  • the transmission spectrum of the array waveguide diffraction grating of the child optical waveguide chip 101 has a broad spectrum as shown in FIG. Since the transmission spectrum in the configuration in which the child optical waveguide chip 101 and the child optical waveguide chip 121a are connected is a combination of the spectrum shown in FIG. 12 and the spectrum shown in FIG. 13, the spectrum is as shown in FIG.
  • the transmission spectrum when the child optical waveguide chip 101 is combined with the child optical waveguide chip 121 composed of a linear optical waveguide is as shown in FIG. 4, and the wavelength resolution is 50 nm.
  • the wavelength resolution is 5 nm, and it can be seen that the wavelength can be confirmed with higher definition. ..
  • the range of the boat belonging to the boat is as wide as 400 nm from 1250 nm to 1650 nm as shown in FIG.
  • the band is narrow as shown in FIG.
  • the wavelength resolution and measurement range of the wavelength checker can be flexibly changed.
  • the wavelength of the wavelength region from 1550 nm to 1600 nm is confirmed with higher definition by using an array waveguide diffraction grating with a narrow wavelength interval.
  • the array waveguide diffraction of the child optical waveguide chip 101 If an array waveguide diffraction grating with 5 nm intervals and 10 ports corresponding to the wavelength range output from this is prepared and connected to another output port of the lattice, the wavelength can be confirmed with a wavelength resolution of 5 nm even in the other wavelength range. Understand.
  • an explanation will be added for an array waveguide diffraction grating with a narrow demultiplexing wavelength interval.
  • a thing having a free spectral range (FSR) equal to the channel spacing ⁇ the number of channels is called a cyclic array waveguide diffraction grating (circular array waveguide diffraction grating). If the above-mentioned circumferential array waveguide diffraction grating is used for the array waveguide diffraction grating with a narrow wavelength interval, the optical chip connected to the child optical waveguide chip 101 can be shared by the same orbital array waveguide diffraction grating. ..
  • wavelengths are demultiplexed for each wavelength by an array waveguide diffraction grating, and a material (wavelength conversion material) that converts near-infrared light into visible light is irradiated to shine.
  • An inspection method for visually confirming the wavelength from the port can also be proposed. Since the broad interpretation of the array waveguide diffraction grating is a diffraction grating (grating), the wavelength is separated for each wavelength by the diffraction grating (grating), the wavelength conversion material is irradiated, and the wavelength is visually observed from the shining position. An inspection method to confirm can also be proposed. These inspection methods have a feature that wavelength inspection can be easily performed without using a power source or the like.
  • the wavelength checker according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the child optical waveguide chip 101a shown in FIG. 15 is used instead of the child optical waveguide chip 101.
  • the main first input waveguide 106a and the sub-first input waveguide 106b are connected to the input side of the first input side slab waveguide 104.
  • Other configurations are the same as those of the child optical waveguide chip 101.
  • the first input side slab waveguide 104 of the main first input waveguide 106a The waveguide distance between the connection portion with and the connection portion of the sub-first input waveguide 106b with the first input side slab waveguide 104 is set to ⁇ x out / 2. Further, in the child optical waveguide chip 101a, the first input side slab waveguide 104, the first array waveguide 103, and the first output side slab waveguide 105 have a plan view shape of the first input side slab waveguide 104.
  • the line segment is symmetrical about a straight line passing through the midpoint of the line segment connecting the center of the slab and the center of the first output side slab waveguide 105 and perpendicular to the line segment.
  • the first input side slab waveguide 104 has an arc having the same curvature as the side in contact with the input waveguide and the side in contact with the array waveguide. Therefore, the center of the input-side slab waveguide is the intersection of the straight lines diagonally connecting the four points where the straight line and the arc intersecting the outer shape of the slab waveguide. The same applies to the first output side slab waveguide 105.
  • the shapes of the first input side slab waveguide 104, the first array waveguide 103, and the first output side slab waveguide 105 are line-symmetrical (see Reference 1), the following Is established.
  • the wavelength division multiplexing light input to the sub-first input waveguide 106b is transmitted to each of the first output waveguide 107.
  • the transmission center wavelength is branched at equal intervals such as ⁇ 2, ⁇ 3, ⁇ 4, ... ⁇ 9. This is because the sub-first input waveguide 106b is displaced by one, so that the wave surface when reaching the first array waveguide 103 is tilted, and as a result, the wave surface when reaching the first output waveguide 107 is tilted. This is because the same wavelength will be focused on the first output waveguide 107, which is offset by one.
  • the connection position of the slab waveguide and the input waveguide and the transmission center wavelength have a linear relationship. Details are described in Reference 9.
  • the spectrum (calculated value) input from the main first input waveguide 106a and transmitted through the array waveguide diffraction grating is obtained.
  • the spectrum is the same as the transmission spectrum of the child optical waveguide chip 101. That is, the transmission center wavelengths of the first output waveguide 107 are 1275 nm, 1325 nm, 1375 nm, 1425 nm, 1475 nm, 1525 nm, 1575 nm, and 1625 nm.
  • the spectra (calculated values) input from the sub-first input waveguide 106b and transmitted through the array waveguide diffraction grating are shifted by half of the wavelength interval as shown in FIG. 17B, and are 1300 nm, 1350 nm, 1400 nm, and 1450 nm.
  • the wavelengths are 1500 nm, 1550 nm, 1600 nm, and 1650 nm. That is, the transmission spectrum from the main first input waveguide 106a and the spectrum from the sub-first input waveguide 106b are staggered.
  • the effect of having the main first input waveguide 106a and the sub first input waveguide 106b is as follows.
  • the transmittance is low, so that the near-infrared light is changed to visible light.
  • the converted light is also weakened, and the light emitted by the light conversion unit 102 may not be recognized.
  • the transmitted light intensity at the port 1 and the port 2 at the wavelength of 1300 nm in FIG. 17A is deteriorated by 20 dB as compared with the most transmitted wavelength (wavelength 1275 nm or 1325 nm).
  • the transmitted light intensity of the port 1 at a wavelength of 1300 nm is increased by inputting signal light to the sub first input waveguide 106b as well. , The most transmitted wavelength.
  • FIG. 18 by using the main first input waveguide 106a and the sub first input waveguide 106b, as shown in FIG. 18 in which FIGS. 17A and 17B are superimposed, even the least transmitted wavelength is compared with the maximum transmitted wavelength. It can be seen that 5 dB deterioration is sufficient (excluding the wavelength around 1250 nm).
  • the wavelength checker according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the child optical waveguide chip 101a shown in FIG. 15 is used instead of the child optical waveguide chip 101, and the child is composed of a linear optical waveguide.
  • a child optical waveguide chip 121a provided with an array waveguide diffraction grating having a narrow demultiplexing wavelength interval is used.
  • the array waveguide diffraction grating of the child optical waveguide chip 121a is an array waveguide diffraction grating having a demultiplexing wavelength of 1550 nm to 1600 nm, a demultiplexing wavelength interval of 5 nm, and 10 ports.
  • the first output waveguide 107 of the child optical waveguide chip 101a is considered.
  • the second input waveguide 128 of the child optical waveguide chip 121a is connected to the port 7.
  • the transmission wavelength spectrum of the array waveguide diffraction grating of the child optical waveguide chip 121a is as shown in FIG. 12, and the transmission spectrum of the child optical waveguide chip 101a + the child optical waveguide chip 121a is the spectrum as shown in FIG. 20 as in the above description. become.
  • the port 7 is connected to the first output waveguide 107 of the child optical waveguide chip 101a.
  • the transmission spectrum of the port 7 of the child optical waveguide chip 101a is as shown in FIG. It can be seen that the spectrum shown in FIG. 21 is shifted to a longer wave by a half wavelength interval (25 nm) from the transmission spectrum (FIG. 13) when light is input from the main first input waveguide 106a.
  • the transmission spectrum of the child optical waveguide chip 121a is shown in FIG. 12, the spectrum transmitted through the child optical waveguide chip 101a and the child optical waveguide chip 121a is shown as shown in FIG.
  • the port 6 is connected to the first output waveguide 107 of the child optical waveguide chip 101a.
  • the transmission spectrum of the port 6 of the child optical waveguide chip 101a is represented as shown in FIG.
  • the spectrum shown in FIG. 23 is shifted to a shorter wave by the wavelength interval from the spectrum shown in FIG.
  • the transmission spectrum of the child optical waveguide chip 121a is shown in FIG. 12
  • the spectrum transmitted through the child optical waveguide chip 101a and the child optical waveguide chip 121a is shown as shown in FIG. 24.
  • the transmission spectrum using the main first input waveguide 106a and the sub first input waveguide 106b of the child optical waveguide chip 101a is the spectrum of FIG. 20, the spectrum of FIG. 22, and the spectrum of FIG. 24. Is synthesized and the spectrum shown in FIG. 25 is obtained.
  • the transmission spectrum of the child optical waveguide chip 101 + child optical waveguide chip 121a is as shown in FIG. 14, and shows high transmittance at wavelengths of 1570 nm to 1580 nm, but low transmittance near 1550 and 1600 nm, and signal light is recognized. It may not be possible.
  • the combined transmission spectrum is as shown in FIG. 25, the transmittance is increased even in the vicinity of 1550 nm and 1600 nm, and the wavelength range in which signal light can be recognized can be expanded. become.
  • the wavelength region with high transmittance is expanded by using the child optical waveguide chip 101a provided with the two main first input waveguides 106a and the sub-first input waveguide 106b, but the child optical waveguide chip 121a Even in the arrayed waveguide diffraction grating of No. 1, it is possible to further expand the wavelength region having high transmittance by using two input waveguides.
  • the parent optical chip on which the child optical waveguide chip 101 and the child optical waveguide chip 121b are mounted is provided with an extra groove for fitting with the child optical waveguide chip 121b, and the child optical waveguide chip 121b is perpendicular to the optical waveguide direction. Make it movable in the direction. By doing so, the child optical waveguide chip 121b is slid on the parent light chip, and the child optical waveguide chip 121b is moved to connect the child optical waveguide chip 101 and the optical waveguide portion 120a and the child optical waveguide portion 120a. The connection between the waveguide chip 101 and the array waveguide diffraction grating 120b can be switched.
  • the child optical waveguide chip 121 and the child optical waveguide chip 121a had to be prepared separately, but according to the fifth embodiment, one child optical waveguide chip 121b should be prepared. This has the effect of reducing the number of parts.
  • the array waveguide diffraction grating of the child optical waveguide chip 121a it is necessary to prepare a separate array waveguide diffraction grating for different wavelength bands.
  • the inspection resolution is increased.
  • the array waveguide diffraction grating required for the wavelength region may be inserted into the child optical waveguide chip 121b within the range allowed by the chip space.
  • the light emitting side end face of the optical waveguide chip on the side that outputs light to the external space is a reflecting surface inclined so as to face the main substrate side, and the light reflected by the light emitting side end face is external. Since it is arranged in a place where it is output to the space, it becomes possible to easily confirm the presence or absence of signal light in opening the PON system, isolating a failure, and the like.
  • Optical waveguide chip (child optical waveguide chip), 102 ... Optical conversion unit, 103 ... First array waveguide, 103a ... Core unit, 104 ... First input side slab waveguide, 104a ... Core unit, 105 ... First Output side slab waveguide, 106 ... 1st input waveguide, 106a ... Main 1st input waveguide, 106b ... Sub 1st input waveguide, 107 ... 1st output waveguide, 108 ... Light emitting side end face, 111 ... Si Substrate, 112 ... Lower clad layer, 113 ... Upper clad layer, 120a ... Optical waveguide, 120b ... Array waveguide diffraction grid, 121 ...
  • Optical waveguide chip (child optical waveguide chip), 121a ... Child optical waveguide chip, 121b ... Child Optical waveguide chip, 122 ... substrate, 123 ... core, 124 ... clad layer, 124a ... lower clad layer, 124b ... upper clad layer, 125 ... second array waveguide, 126 ... second input side slab waveguide, 127 ... 2 Output side slab waveguide, 128 ... 2nd input waveguide, 129 ... 2nd output waveguide, 131 ... 1st groove, 132 ... 2nd groove, 141 ... Optical waveguide chip (parent optical waveguide chip), 142 ... Substrate , 143 ... clad layer, 151 ...
  • main substrate 161 ... fiber block, 162 ... optical fiber, 163 ... connector, 171 ... spacer member, 501 ... array waveguide, 502 ... input side slab waveguide, 503 ... output side slab waveguide , 504 ... Input waveguide, 505 ... Output waveguide.

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Abstract

波長チェッカーは、赤外光を可視光に変換する変換材料から構成された光変換部（１０２）を備える。光変換部（１０２）は、光導波路チップ（１０１）の複数の第１出力導波路（１０７）の出力側（外部空間に光を出力する側）において、第１出力導波路（１０７）を導波して光出射側端面（１０８）で反射して出射する出射光を受光可能に配置されている。光出射側端面（１０８）は、主基板（１５１）の側を向くように傾斜した反射面とされている。

Description

波長チェッカー
　本発明は、波長チェッカーに関し、より具体的には、ＰＯＮシステムの開通・故障切り分け調査における信号光の確認など行う波長チェッカーに関する。
　光通信システムのアクセス系ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムでは、波長１．３μｍと波長１．５～１．６μｍとなど、波長が比較的離れた複数の光を同時に用いることがある。
　非特許文献１によると、すでに導入されているＧＥ－ＰＯＮ（Ｇ－ＰＯＮ）システムでは、ユーザから局舎への信号（上り信号）として、１２６０ｎｍ～１３６０ｎｍ（Ｇ－ＰＯＮにおいてはＲｅｇｕｌａｒ帯域のみ記載）の波長が用いられている。また、Ｇ－ＰＯＮシステムでは、局舎からユーザへの信号（下り信号）として、１４８０ｎｍ～１５００ｎｍの波長が用いられ、下りの映像信号としては、１５５０ｎｍ～１５６０ｎｍの波長が用いられている。
　今後、導入される予定の１０Ｇ－ＥＰＯＮ（ＸＧ－ＰＯＮ）システムも同様に、波長１．３μｍと波長１．５～１．６μｍの波長が用いられる。最近標準化が完了したＮＧ－ＰＯＮ２システムでは、上り信号が１５２４ｎｍ～１５４４ｎｍ（Ｗｉｄｅ帯域）、下り信号が１５９６ｎｍ～１６０３ｎｍ、下りの映像信号が１５５０ｎｍ～１５６０ｎｍの波長が用いられている。なお、オプションのＰｔＰＷＤＭ（Point To Point Wavelength Division Multiplex）オーバーレイは、説明を省略する。このシステムでは、ＧＥ－ＰＯＮ（Ｇ－ＰＯＮ）、１０Ｇ－ＥＰＯＮ（ＸＧ－ＰＯＮ）と異なり、波長多重が行われる。これらの波長配置を、図２７に示す。
　ところで、ＧＥ－ＰＯＮなどのＰＯＮシステムでは、開通試験において、光パワーを確認している。今後、ＧＥ－ＰＯＮから１０Ｇ－ＥＰＯＮへの移行時には、より多くの様々な波長が用いられるようになる。このような状況における試験では、波長が確認できれば信号の種類が判別でき、故障の切り分けが容易となり、作業効率を上げられる可能性がある。
胡間　遼　他、「ＰＯＮシステムのさらなる高速化に関する標準化動向」、ＮＴＴ技術ジャーナル、２０１７年８月号、５１－５３頁。
　ところで、波長を測定する手段としては、光スペクトラムアナライザがある。しかしながら、光スペクトラムアナライザは、回折格子を動かして得られる回折光を検出器で検知するための可動部分があるため、装置が大きく、重量が大きいため、可搬性に難があった。また、一般に１００Ｖの電源が必要であるといった欠点もあった。このように、従来では、ＰＯＮシステムの開通・故障切り分け調査において信号光が来ているかどうかの確認などが、容易に実施できないという問題があった。
　本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、ＰＯＮシステムの開通、故障切り分けなどにおける信号光の有無の確認などが、容易に実施できるようにすることを目的とする。
　本発明に係る波長チェッカーは、光導波路チップと近赤外光を可視光に変換する変換材料から構成された光変換部を備える波長チェッカーにおいて、光ファイバーと接続している側の光導波路チップがアレイ導波路回折格子を含み、かつ主基板の上に搭載されており、外部空間に光を出力する側の光導波路チップの光出射側端面は、主基板の側を向くように傾斜した反射面とされ、光変換部は、光導波路チップの上の、光出射側端面で反射した光が外部空間に出力される箇所に備えられる。
　以上説明したように、本発明によれば、外部空間に光を出力する側の光導波路チップの光出射側端面は、主基板の側を向くように傾斜した反射面とし、光出射側端面で反射した光が外部空間に出力される箇所に配置したので、ＰＯＮシステムの開通、故障切り分けなどにおける信号光の有無の確認などが、容易に実施できる。
図１は、本発明の実施の形態１に係る波長チェッカーの構成を示す平面図である。 図２Ａは、本発明の実施の形態１に係る波長チェッカーの一部構成を示す断面図である。 図２Ｂは、本発明の実施の形態１に係る波長チェッカーの一部構成を示す断面図である。 図２Ｃは、本発明の実施の形態１に係る波長チェッカーの一部構成を示す断面図である。 図３は、アレイ導波路回折格子の構成を示す平面図である。 図４は、光導波路チップ１０１におけるアレイ導波路回折格子の透過スペクトルの計算結果を示す特性図である。 図５Ａは、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーの構成を示す斜視図である。 図５Ｂは、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーの一部構成を示す側面図である。 図５Ｃは、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーの一部構成を示す平面図である。 図６Ａは、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーの一部構成を示す斜視図である。 図６Ｂは、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーの一部構成を示す断面図である。 図７Ａは、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーを構成する子光導波路チップの製造方法を説明するための断面図である。 図７Ｂは、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーを構成する子光導波路チップの製造方法を説明するための断面図である。 図７Ｃは、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーを構成する子光導波路チップの製造方法を説明するための断面図である。 図７Ｄは、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーを構成する子光導波路チップの製造方法を説明するための断面図である。 図７Ｅは、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーを構成する子光導波路チップの製造方法を説明するための断面図である。 図８は、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーを構成する子光導波路チップの製造方法を説明するための説明図である。 図９Ａは、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーの光変換部１０２の近傍の構成を示す断面図である。 図９Ｂは、式（７）をプロットした特性図である。 図１０は、本発明の実施の形態２に係る他の波長チェッカーの一部構成を示す平面図である。 図１１は、本発明の実施の形態２に係る他の波長チェッカーの一部構成を示す平面図である。 図１２は、子光導波路チップ１２１ａにおけるアレイ導波路回折格子の透過スペクトルの計算結果を示す特性図である。 図１３は、子光導波路チップ１０１のアレイ導波路回折格子の透過スペクトルの計算結果を示す特性図である。 図１４は、図１２に示すスペクトルと図１３に示すスペクトルを合成したスペクトルを示す特性図である。 図１５は、本発明の実施の形態３に係る波長チェッカーの一部構成を示す平面図である。 図１６Ａは、本発明の実施の形態３に係る波長チェッカーの一部構成を示す平面図である。 図１６Ｂは、本発明の実施の形態３に係る波長チェッカーの一部構成を示す平面図である。 図１７Ａは、子光導波路チップ１０１ａの主第１入力導波路１０６ａから入力されてアレイ導波路回折格子を透過するスペクトルの計算結果を示す特性図である。 図１７Ｂは、子光導波路チップ１０１ａの副第１入力導波路１０６ｂから入力されてアレイ導波路回折格子を透過するスペクトルの計算結果を示す特性図である。 図１８は、図１７Ａに示すスペクトルと図１７Ｂに示すスペクトルを合成したスペクトルを示す特性図である。 図１９は、本発明の実施の形態４に係る波長チェッカーの一部構成を示す平面図である。 図２０は、子光導波路チップ１０１ａ＋子光導波路チップ１２１ａの透過スペクトルの計算結果を示す特性図である。 図２１は、子光導波路チップ１０１ａのポート７の透過スペクトルの計算結果を示す特性図である。 図２２は、子光導波路チップ１０１ａの第１出力導波路１０７のポート７に子光導波路チップ１２１ａの第２入力導波路１２８が接続している場合の、子光導波路チップ１０１ａと子光導波路チップ１２１ａとを透過するスペクトルの計算結果を示す特性図である。 図２３は、子光導波路チップ１０１ａのポート６の透過スペクトルの計算結果を示す特性図である。 図２４は、子光導波路チップ１０１ａのアレイ導波路回折格子には、副第１入力導波路１０６ｂから光を入れ、子光導波路チップ１０１ａの第１出力導波路１０７のなかでポート６に、子光導波路チップ１２１ａの第２入力導波路１２８が接続している構成における子光導波路チップ１０１ａと子光導波路チップ１２１ａとを透過するスペクトルの計算結果を示す特性図である。 図２５は、図２０のスペクトル、図２２のスペクトル、図２４のスペクトルを合成したスペクトルを示す特性図である。 図２６は、本発明の実施の形態５に係る波長チェッカーの一部構成を示す平面図である。 図２７は、ＮＧ－ＰＯＮ２、１０Ｇ－ＥＰＯＮ（ＸＧ－ＰＯＮ）、ＧＥ－ＰＯＮ（Ｇ－ＰＯＮ）の波長配置の関係を説明するための説明図である。
　以下、本発明の実施の形態に係る波長チェッカーについて説明する。
［実施の形態１］
　はじめに、本発明の実施の形態１に係る波長チェッカーについて、図１を参照して説明する。
　この波長チェッカーは、光導波路チップ１０１を備える。光導波路チップ１０１には、公知のアレイ導波路回折格子が形成されている（参考文献３参照）。このアレイ導波路回折格子は、第１アレイ導波路１０３、第１入力側スラブ導波路１０４、第１出力側スラブ導波路１０５、第１入力導波路１０６、および第１出力導波路１０７を備える。図１では、波長チェッカーの平面を示している。なお、符号１５１は、主基板、符号１０２は近赤外光を可視光に変換する変換材料から構成された光変換部である。また、符号１６１はファイバーブロック、符号１６２は光ファイバー、符号１６３はコネクターである。
　第１アレイ導波路１０３は、一定の光路長差を有する複数の導波路から構成されている。第１アレイ導波路１０３は、隣り合う２つの導波路の光路長差が一定とされている。第１入力側スラブ導波路１０４は、第１アレイ導波路１０３の光入力端に接続されている。第１出力側スラブ導波路１０５は、第１アレイ導波路１０３の光出力端に接続されている。第１入力導波路１０６は、第１入力側スラブ導波路１０４の入力側に接続されている。第１出力導波路１０７は、複数設けられ、第１出力側スラブ導波路１０５の出力側に接続されている。
　また、この波長チェッカーは、赤外光を可視光に変換する変換材料から構成された光変換部１０２を備える。光変換部１０２は、光導波路チップ１０１の複数の第１出力導波路１０７の出力側（外部空間に光を出力する側）において、第１出力導波路１０７を導波して光出射側端面１０８で反射して出射する出射光を受光可能に配置されている。光出射側端面１０８は、主基板１５１の側を向くように傾斜した反射面とされている。
　例えば、光出射側端面１０８に、誘電体多層膜、Ａｌ膜などの金属膜などによる反射膜を、蒸着などにより形成することで、光出射側端面１０８を反射面（ミラー）とすることができる。また、反射膜を形成しなくても、石英ガラスなどから構成されている光出射側端面１０８と空気との間の屈折率差により、これらの境界面を反射面とすることができる。特に、光導波路チップ１０１を導波している光の導波方向に対する光出射側端面１０８の角度が、全反射条件が満たされている場合、光出射側端面１０８より外部空間に光が漏れることが抑制できる。
　光変換部１０２は、複数の第１出力導波路１０７が配列されている方向に延在して形成されている。光変換部１０２は、例えば、複数の第１出力導波路１０７の配列の一端側から他端側にかけて延在している。
　変換材料は、例えば、近赤外光を可視光に変換するりん光体または蛍光体である。変換材料を、例えば、熱硬化型のシリコーン樹脂に混合し、加熱して硬化させることで光変換部１０２とすることができる。シリコーン樹脂の代わりに、ポリマー樹脂や光学接着剤を用いることもできる。また、変換材料には、例えば、「Lumitek International」社製のフォスファー（Phosphor）を用いることができる。フォスファーの例として、電子トラッピングが応用されたタイプのものは、太陽光や室内光を事前に照射しておくことにより、光エネルギーを保持し、この後、照射された近赤外線の刺激により、蓄えた光エネルギーを可視光として放出する。例えば感度が７００ｎｍ～１７００ｎｍにあるものもある。
　実施の形態１における波長チェッカーによれば、アレイ導波路回折格子により波長ごとに分波され、第１出力導波路１０７を導波して光出射側端面１０８で反射して出射した近赤外光が、光変換部１０２に到達すると、可視光が発生する。発生した可視光は、第１出力導波路１０７を導波して光出射側端面１０８で反射した近赤外光の入射方向に限らず、等方的に広がり、様々な方向から目視可能である。また、可視光は、光出射側端面１０８で反射した近赤外光が到達した箇所より発生するため、可視光が発生した箇所より、近赤外光が導波してきた第１出力導波路１０７が特定可能である。各々の第１出力導波路１０７に、分波されて導波する近赤外光の波長は既知であるので、可視光が発生した（目視された）箇所を確認することで、波長の確認が可能となる。
　ここで、図２Ａに示すように、第１入力側スラブ導波路１０４は、例えばＳｉからなるＳｉ基板１１１の上に形成された下部クラッド層１１２と、下部クラッド層１１２の上に形成されたコア部１０４ａと、コア部１０４ａの上に形成された上部クラッド層１１３とから構成されている。なお、図２Ａは、図１のａａ’線における断面を示している。また、図２Ａでは、Ｓｉ基板１１１の下にある主基板１５１は省略している。
　また、図２Ｂに示すように、第１アレイ導波路１０３は、Ｓｉ基板１１１の上に形成された下部クラッド層１１２と、下部クラッド層１１２の上に形成された複数のコア部１０３ａと、複数のコア部１０３ａの上に形成された上部クラッド層１１３とから構成されている。なお、図２Ｂは、図１のｂｂ’線における断面を示している。例えば、Ｓｉ基板１１１は、シリコン基板であり、各クラッド層は、石英系ガラスから構成され、コア部１０３ａ、コア部１０４ａは、石英系ガラスから構成されている。なお、図２Ｂでは、Ｓｉ基板１１１の下にある主基板１５１は省略している。
　また、図２Ｃに示すように、光出射側端面１０８は、主基板１５１の平面に対して４５°の角度とされている。また、光変換部１０２は、光導波路チップ１０１の上の、光出射側端面１０８で反射した光が外部空間に出力される箇所に備えられる。このように、光出射側端面１０８が４５°とされている場合、光導波路チップ１０１の出力導波路を導波してきた光は、光出射側端面１０８で反射し、主基板１５１の平面に対して垂直方向に出射する。なお、光出射側端面１０８の角度の定義は、後述するθに対応する。なお、図２Ｃは、図１のｃｃ'線における断面を示している。
　ここで、アレイ導波路回折格子についてより詳細に説明する。以下では、第１アレイ導波路１０３が、８本の導波路から構成され、８本の第１出力導波路１０７を備える場合を例に説明する（図１では１１本の導波路から構成されるように記載しているが、実際はもっと多い）。このアレイ導波路回折格子は、第１入力導波路１０６に入力された多重された８波長の光が、８出力に分岐される。
　まず、第１入力導波路１０６に入力された多重光は、第１入力側スラブ導波路１０４で回折して広がり、これらの各々が、第１アレイ導波路１０３の各導波路に結合して導波する。第１アレイ導波路１０３は、図１の紙面上側（外側）では光路長が長く、図１の紙面下側（内側）にいくに従い、等距離で光路長が短くなっている。第１アレイ導波路１０３の終端では、第１アレイ導波路１０３の外側から内側の導波路に沿って位相差がつく。従って、第１出力側スラブ導波路１０５に入射した際には、スラブ導波路の形状により生じた扇型の等位相面の傾きが波長によって変わり、波長ごとに、対応する第１出力導波路１０７に集光（光学的に結合）するようになる。これらの結果、アレイ導波路回折格子によれば、波長が多重した光を、波長ごとに分岐（分波）することができる。
　なお、一般に用いられているアレイ導波路回折格子は、図３に示すように、アレイ導波路５０１が、平面視で円弧のように１カ所で屈曲している。アレイ導波路回折格子は、入力導波路５０４、入力側スラブ導波路５０２、Ｍ本のアレイ導波路５０１、出力側スラブ導波路５０３、Ｎ本の出力導波路５０５から構成される。このアレイ導波路回折格子に入力したＮ波長の光は、Ｎ出力に分岐される。
　動作原理としては、入力した光が入力側スラブ導波路５０２で回折して広がり、Ｍ本のアレイ導波路５０１の各々に結合して導波する。Ｍ本のアレイ導波路５０１は、外側では光路長が長く、内側にいくに従い、等しい光路長差で光路長が順次短くなっている。Ｍ本のアレイ導波路５０１の終端では、外側の導波路から内側の導波路に沿って位相差がつく。従って、出力側スラブ導波路５０３に入射した際には、出力側スラブ導波路５０３の平面視の形状により生じた扇型の等位相面の傾きが波長によって変わり、波長ごとにＮ本の出力導波路５０５の各々に集光するようになる。従って、波長多重光を波長ごとに分岐することができる。
　これに対し、実施の形態におけるアレイ導波路回折格子では、第１アレイ導波路１０３が、平面視で複数の箇所で屈曲し、平面視でカモメの翼のような形状としている。この点については、後述する。
　以下、実施の形態におけるアレイ導波路回折格子の、第１アレイ導波路１０３を構成する各導波路の光路長について詳細に説明する。第１アレイ導波路１０３における隣り合う導波路の光路長差をΔＬとすると、アレイ導波路回折格子の中心波長λ0は、以下の式（１）で表される。中心波長λ0は、通常アレイ導波路回折格子の出力ポートの中央のポートの透過中心波長である。なお、式（１）において、ｎcはアレイ導波路の実効屈折率、ｍは回折次数を表す。
　この例では、図１の紙面上側より、最も上段の第１出力導波路１０７の出力端をポート１、２段目の第１出力導波路１０７の出力端をポート２、３段目の第１出力導波路１０７の出力端をポート３、４段目の第１出力導波路１０７の出力端をポート４、５段目の第１出力導波路１０７の出力端をポート５、６段目の第１出力導波路１０７の出力端をポート６、７段目の第１出力導波路１０７の出力端をポート７、８段目の第１出力導波路１０７の出力端をポート８とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　また、アレイ導波路回折格子のフリースペクトラルレンジ（ＦＳＲ）は、以下の式（２）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　なお、式（１）、式（２）に関しては、参考文献１、参考文献２を参照されたい。
　例えば、アレイ導波路回折格子のフリースペクトラルレンジ（ＦＳＲ）を波長１２５０ｎｍ～１６５０ｎｍの４００ｎｍ以上にとり、中心波長λ0を１４５０ｎｍ、波長間隔を５０ｎｍ、第１出力導波路１０７を８本に設計すると、前述したアクセス系ＰＯＮシステムの全波長領域がカバーできることになる。この場合、ＦＳＲの中心波長は１４５０ｎｍであるから、式（２）から、回折次数ｍを１～３のいずれかに設定すればよいことになる。
　ここで、（１）式より、光路長差ΔＬは、μｍオーダの微小な長さになり、第１アレイ導波路１０３が、１カ所のみで屈曲する円弧構造では実現できなくなる。このため、実施の形態では、第１アレイ導波路１０３を、平面視で中央部とこの両脇の部分（両脇部）との複数の箇所で屈曲する構造としている。このように、屈曲箇所を複数設けることで、第１アレイ導波路１０３の異なる屈曲箇所で、図１の紙面上側（外側）から図１の紙面した側（内側）へかけての光路長の変化を逆転させることができる。
　例えば、第１アレイ導波路１０３を、中央部では、平面視で外側に凸となるように屈曲させ、中央部を挾む両脇部では、平面視で内側に凸となるように屈曲させる。この構成とすることで、第１アレイ導波路１０３の中央部では、外側（図１の紙面上側）へ行くほど光路長が長くなるが、両脇部は、外側へ行くほど光路長が短くなる。第１アレイ導波路１０３の中央部における隣り合う導波路間の光路長差と、両脇部における隣り合う光路長差とを異なる値とし、中央部と両脇部とで光路長の変化をある程度相殺させることで、第１アレイ導波路１０３の全体における微小な長さの光路長差が設定できるようになる。上述した光路長差の詳しい設計は、参考文献３に記載されている。
　アレイ導波路回折格子（光導波路チップ１０１）の透過スペクトルの関数は、ガウス関数で表される。計算の結果例について、図４に示す。出力ポート１の透過中心波長は、１２７５ｎｍである。出力ポート２の透過中心波長は、１３２５ｎｍである。出力ポート３の透過中心波長は、１３７５ｎｍである。出力ポート４の透過中心波長は、１４２５ｎｍである。出力ポート５の透過中心波長は、１４７５ｎｍである。出力ポート６の透過中心波長は、１５２５ｎｍである。出力ポート７の透過中心波長は、１５７５ｎｍである。出力ポート８の透過中心波長は、１６２５ｎｍである。
　透過スペクトルの関数について説明する。アレイ導波路回折格子の透過関数は、損失を無視すれば、式（３）で表すことができる（参考文献２参照）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　式（３）において、δｆは透過中心周波数からの偏差、Δｘは第１出力側スラブ導波路１０５に接続している第１出力導波路１０７の中心位置の間隔、Δｆは隣り合うチャンネル間の中心周波数の間隔、ω0はスポットサイズである。
　ここで、δλを透過中心波長からの偏差、Δλを隣り合うチャンネル間の中心波長の間隔とすると以下の（４）式が成り立ち、式（４）を式（３）に代入すると、式（５）が得られる。周波数領域で表されている式（３）が、式（５）により波長領域で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　図４は、アレイ導波路回折格子の各チャンネルの透過スペクトルを、式（５）を用いて計算した結果を示している。なお、ガウス関数の急峻さを表すパラメータΔｘ／ω0は、アレイ導波路回折格子の設計時に調整することができ、このパラメータΔｘ／ω0は、実施の形態では４．５としている。
［実施の形態２］
　次に、本発明の実施の形態２に係る波長チェッカーについて、図５Ａ，図５Ｂ，図５Ｃを参照して説明する。
　この波長チェッカーは、光導波路チップ１０１を備える。光導波路チップ１０１は、前述した実施の形態１と同様である。また、この波長チェッカーは、光導波路チップ１０１に並んで配置され、出射光を導波する光導波路を備える光導波路チップ１２１を備える。光導波路チップ１２１には、複数の直線光導波路が形成されている。例えば、光導波路チップ１０１の８本の出力導波路に対応し、光導波路チップ１２１には、８本の直線光導波路が形成されている。また、光導波路チップ１０１の８本の出力導波路の出力端の間隔と同じ１ｍｍ間隔で、８本の直線光導波路が配列されている。
　実施の形態２において、外部空間に光を出力する側の光導波路チップ１２１の光出射側端面１０８ａは、主基板１５１の側を向くように傾斜した反射面としている。光変換部１０２は、光導波路チップ１２１の上の、光出射側端面１０８ａで反射した光が外部空間に出力される箇所に備えられる。光変換部１０２は、前述した実施の形態１と同様である。また、光導波路チップ１２１は、導波方向に光導波路チップ１０１に直列に並んで配置されている。
　また、実施の形態２では、光導波路チップ１０１、光導波路チップ１２１は、光導波路チップ１４１の上に搭載されている。つまり、２層に積層されている。下の光導波路チップを親光導波路チップ、上の光導波路チップを子光導波路チップと定義する。従って、以下では、子光導波路チップ１０１、子光導波路チップ１２１、親光導波路チップ１４１と呼んでいく。
　親光導波路チップ１４１は、平面光波回路が形成されていても、光回路が何もなくても(Ｓi基板の上はクラッドガラスのみである)よい。子光導波路チップ１０１、子光導波路チップ１２１は、各々の光導波路（平面光波回路）が形成されている面(クラッドガラスのある方の面)を、親光導波路チップ１４１(のクラッドガラスのある面)に向け、図示しないスペーサを介して親光導波路チップ１４１の上に搭載されている。
　ここで、光を通そうとする光導波路チップは子光導波路チップである。クラッドガラスのある面を表面とすると、子光導波路チップは上から目視するとＳｉ基板のある裏面が見えていることになる。つまり、子光導波路チップにおいて、コアとクラッドで構成される光回路の部分が下側に来るようになっている。また、親光導波路チップ１４１は、主基板１５１の上に搭載されている。例えば、親光導波路チップ１４１は、主基板１５１の上に接着剤で接着されて固定されている。また、子光導波路チップ１０１、子光導波路チップ１２１は、光の入力方向に沿って縦列に並んで配置されている。
　例えば、子光導波路チップ１２１の、光出射側端面１０８ａが見込める上面に、赤外光を可視光に変換する変換材料を塗布することで、光変換部１０２が形成できる。
　実施の形態２では、子光導波路チップ１０１に光を入力し、子光導波路チップ１０１により分光されて子光導波路チップ１２１を通して光は出力される。子光導波路チップ１２１の出力側の光出射側端面１０８ａは斜めになっており、子光導波路チップ１２１の光導波路を通って来た光は、光出射側端面１０８ａで反射される。子光導波路チップ１２１の基板は通常Ｓｉか石英であり、赤外光を通す。従って、子光導波路チップ１２１の光導波路を通って来た光は、基板の側から出射する。
　この出射する箇所に、光変換部１０２が形成されている。このため、光出射側端面１０８ａで反射して基板より出射（出力）した光（近赤外光）は、光変換部１０２で可視光に変換され、目で認識可能（目視可能）となる。子光導波路チップ１０１の出力導波路、子光導波路チップ１２１の導波路群は、例えば、１ｍｍ間隔で配列されているので、光っている箇所を確認することで、光が通っている子光導波路チップ１２１の導波路、子光導波路チップ１０１の導波路を認識することができる。また、あらかじめ導波路のポート番号と分波される波長との関係を把握しておけば、光が来ていることと共に、当該光の波長を認識することができる。
　なお、上述したように、実施の形態２では、光出射側端面１０８ａを反射した光は、基板側から出射されるので、導波路の位置は直接目視で確認することはできない。従って、基板の光出射側（裏面）に、導波路の位置に対応した目印を備えることで、導波路の位置が確認しやすくなる。目印は、例えば、ＹＡＧなどのレーザで刻印することで形成できる。また、１ｍｍ間隔の目盛が記載されたテープを貼り付けることでも、導波路の位置が確認しやすくなる。
　なお、子光導波路チップ１０１の入力導波路端には、ファイバーブロック１６１が接続されている。ファイバーブロック１６１には、確認対象の光信号を入力するためのコネクター１６３が設けられた光ファイバー１６２が接続している。ファイバーブロック１６１と子光導波路チップ１０１の入力導波路との調芯には、別途、コネクター付光ファイバー（不図示）が用いられる。また、子光導波路チップ１０１は、図示しないスペーサを介して親光導波路チップ１４１に接着剤で接着されて固定されている。一方、子光導波路チップ１２１は、半固定の状態で、親光導波路チップ１４１から着脱可能とされ、入れ替え可能とされている。
　ここで、親光導波路チップ１４１の上における子光導波路チップ１０１、子光導波路チップ１２１の位置決めについて、図６Ａ，図６Ｂを参照して説明する。まず、親光導波路チップ１４１には、複数の第１溝１３１が形成され、子光導波路チップ１０１および子光導波路チップ１２１の各々は、第２溝１３２が形成されている。また、複数の第１溝１３１の各々は、一部が親光導波路チップ１４１から突出した形で複数のスペーサ部材１７１が嵌合している。また、子光導波路チップ１０１の第２溝１３２および子光導波路チップ１２１の第２溝１３２の各々も、いずれかの複数のスペーサ部材１７１の突出した部分と嵌合している。なお、第２溝１３２の位置は、子光導波路チップ１０１および子光導波路チップ１２１の導波路部分（コア）部分を避けて配置されている。溝の数は通常、３個以上あればよい。
　第１溝１３１は、親光導波路チップ１４１のクラッド層１４３に形成される。第１溝１３１は、クラッド層１４３を貫通し、基板１４２に到達して形成される。同様に、第２溝１３２は、子光導波路チップ１２１のコア１２３を備えるクラッド層１２４に形成される。第２溝１３２は、クラッド層１２４を貫通し、基板１２２に到達して形成される。
　第１溝１３１および第２溝１３２は、公知フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術（反応性イオンエッチングなど）により形成できる。フォトリソグラフィ技術で形成したマスクパターンをマスクとし、基板１４２をエッチング停止層としてクラッド層１４３をエッチングすることで、第１溝１３１を形成する。同様に、フォトリソグラフィ技術で形成したマスクパターンをマスクとし、基板１２２をエッチング停止層としてクラッド層１２４をエッチングすることで、第２溝１３２を形成する。
　このように形成される、第１溝１３１および第２溝１３２の設計に対する面方向の位置の精度（ずれ量）は、マスクパターンの位置精度、およびエッチング時の位置のずれ量で決定される。よく知られているように、マスクパターンの位置精度は、サブミクロン以下であり、反応性イオンエッチングにおける位置ずれもサブミクロン以下である。従って、第１溝１３１および第２溝１３２が形成される面方向の位置は、設計に対して１μｍ以下となる。
　また、第１溝１３１の深さは、クラッド層１４３の厚さで決定され、第２溝１３２の深さは、クラッド層１２４の厚さで決定される。クラッド層１４３の厚さの精度、クラッド層１２４の厚さの精度は、例えば、よく知られたガラス堆積技術により、サブミクロンオーダで定まる。また、クラッド層１２４に埋め込まれるコア１２３の厚さ方向の位置も同様である。
　ここで、スペーサ部材１７１は、例えば、光ファイバーを所定の長さに切断することで形成可能であり、各々のスペーサ部材１７１の直径の精度は、サブミクロンオーダで決定することができる。従って、子光導波路チップ１２１の厚さ方向の位置精度も、１μｍ以内で定まる。
　以上のことより、親光導波路チップ１４１の上に搭載されている子光導波路チップ１０１と、子光導波路チップ１２１とは、対応する光導波路のコア中心同士の位置を、正確に一致させることができる。なお、一般に、上述したような親光チップの上に搭載する複数の子チップ間の位置合わせは、各チップに反りが生じていない条件で行っている。なお、より詳しい説明は、参考文献４、参考文献５、参考文献６を参照されたい。この光学実装形態は、ＰＰＣＰ（Pluggable Photonic Circuit Platform）と呼ばれている。ＰＰＣＰにより実装される子光導波路チップ１２１は、着脱可能であるという特徴がある。このため、様々な機能の子光導波路チップ１２１を入れ替えて用いることができ、柔軟に様々な機能を持たせることができる。いわば、ＰＰＣＰは、電子ブロックの光回路（光チップ）版のような特徴を持つとも言える。
　また、子光導波路チップ１０１と子光導波路チップ１２１との間の位置精度は、上述したように保障されているので、子光導波路チップ１２１より出力される透過スペクトルも図４のスペクトルで表される。
　次に、子光導波路チップ１２１の製造について、図７Ａ～図７Ｅを参照して説明する。
　まず、図７Ａに示すように、Ｓｉからなる基板１２２を用意する。次に、図７Ｂに示すように、基板１２２の上に、下部クラッド層１２４ａを形成し、下部クラッド層１２４ａの上に、コア形成層３０１を形成する。
　例えば、火炎堆積（ＦＨＤ）法により、下部クラッド層１２４ａ，コア形成層３０１が形成できる。まず、酸水素炎中に、原料ガス（主成分：四塩化シリコン)を通し、加熱加水分解したガラス微粒子を基板１２２の上に堆積させ、下部クラッド層１２４ａとなる第１の微粒子層を形成する。引き続き、原料ガスの組成を変更する（ＧｅＯ2ドーパント濃度を変える）ことで組成の異なるガラス微粒子を第１の微粒子層の上に堆積させ、コア形成層３０１となる第２の微粒子層を形成する。この後、例えば、電気炉などを用いて、第１の微粒子層および第２の微粒子層を加熱することで、各々を透明なガラス組成の膜とすることで、下部クラッド層１２４ａ，コア形成層３０１とする。なお、これらの層は、化学的気相成長法により形成することもできる。
　次に、半導体装置の製造に用いられる公知のリソグラフィ技術およびエッチング技術によりコア形成層３０１をパターニングすることで、図７Ｃに示すように、コア１２３を形成する。例えば、フォトリソグラフィ技術により、コア１２３とする部分の上にレジストパターンをコア形成層３０１の上に形成する。次に、形成したレジストパターンをマスクとし、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりコア形成層３０１をエッチングし、コア１２３となる部分を残して他のコア形成層を除去する。この後、レジストパターンを除去すれば、コア１２３が形成できる。
　次に、図７Ｄに示すように、コア１２３の上に上部クラッド層１２４ｂを形成する。前述した下部クラッド層１２４ａと同様に、ＦＨＤ法により、上部クラッド層１２４ｂが形成できる。
　次に、公知のリソグラフィ技術およびエッチング技術により上部クラッド層１２４ｂおよび下部クラッド層１２４ａをパターニングすることで、図７Ｅに示すように、上部クラッド層１２４ｂおよび下部クラッド層１２４ａを貫通して基板１２２に到達する第２溝１３２を形成する。例えば、フォトリソグラフィ技術により、第２溝１３２を形成する箇所に開口を有するレジストパターンを、上部クラッド層１２４ｂの上に形成する。次に、形成したレジストパターンをマスクとし、ＲＩＥにより上部クラッド層１２４ｂおよび下部クラッド層１２４ａをエッチングし、第２溝１３２となる部分を除去する。この後、レジストパターンを除去すれば、第２溝１３２が形成できる。
　次に、子光導波路チップ１２１の光出射側端面１０８ａの形成について図８を参照して説明する。はじめに、子光導波路チップ１２１の両側に、ガラスブロック１８１、ガラスブロック１８２を貼り付けて固定する。貼り付けには、例えば、ワックス等を用いることができる。次に、研磨盤１８３の上で研磨粒子（不図示）を塗布し、ガラスブロック１８１、ガラスブロック１８２を治具（不図示）に固定し、端面の研磨を行い、光出射側端面１０８ａを形成する。この後、ワックスを有機溶剤で溶かし、ガラスブロック１８１、ガラスブロック１８２を、子光導波路チップ１２１から分離する。これらの工程により、子光導波路チップ１２１に鏡面となった光出射側端面１０８ａが形成される。
　図９Ａに、子光導波路チップ１２１の光出射側端面１０８ａの領域を拡大した断面を示す。例えば、光導波路中をモードフィールド径（ＭＦＤ：Mode Field Diameter）６μｍ（＝スポットサイズ３μｍ）で光が導波しているとする。このモードフィールド径は、例えばコアの断面の寸法４．５μｍ×４．５μｍ（矩形）、コアとクラッドとの間の比屈折率差１．５％の光導波路で実現されるモードフィールド径がおおよそ対応する。なお、スポットサイズはＭＦＤの半分である。
　ＭＦＤ６μｍの光が、光出射側端面１０８ａで反射したビームは、回折により広がる。以下、光導波路中の電界分布をガウス分布であると近似して、Ｓｉからなる基板１２２中を伝搬する上述したビームの広がりを計算する。光出射側端面１０８ａにおけるスポットサイズをω0とすると、光出射側端面１０８ａから距離ｚだけ伝搬した先でのビーム径は、式（６）で表される。これは参考文献７に詳しく述べられている。式（６）において、λは波長である。式（６）の√の中の２乗項が１より十分大きくなる条件（この場合ｚ＞１００μｍ程度）で、式（６）は式（７）で近似できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　式（７）をプロットしたものが図９Ｂである。ｚ＝１ｍｍぐらいからが考察する領域であり、正確な値が得られることがわかる。Ｓｉの屈折率ｎは、３．５である。図９Ｂから、距離１～２ｍｍ程度伝搬するとスポットサイズは、５０～１００μｍになり、ＭＦＤ（Mode field diameter）は１００～２００μｍと導波路ピッチ（１ｍｍ）以下であるので判別できる。ＭＦＤはスポットサイズの２倍の距離である。伝搬する距離が１～２ｍｍである理由は次に説明する。
　図９Ａに示すように、子光導波路チップ１２１の、下部クラッド層１２４ａ、コア１２３、上部クラッド層１２４ｂよりなる光導波路を、コア１２３に閉じ込められて伝搬してきた光は、光出射側端面１０８ａで反射され、基板１２２を透過し、光変換部１０２に入射して可視光に変換される。一般的には、基板１２２の厚さは約１ｍｍであり、下部クラッド層１２４ａの厚さは約２５μｍである。従って、光出射側端面１０８ａで反射されてから光変換部１０２に到達するまでの伝搬距離は１～２ｍｍである。
　ところで、光出射側端面１０８ａは、平面として説明したが、これに限るものではなく、参考文献８のように湾曲面を備える反射面（凹面ミラー）とすることもできる。なお、湾曲面（凹面）とする場合、前述した研磨によって作製することはできない。例えば、異方性エッチングを繰り返し、ガラス部分の端面の角度を徐々に変化させ、最後にウエットエッチングで、なめらかにすることで、湾曲面が形成できる。なお、この場合、Ｓｉからなる基板１２２はエッチングされなく、エッチングされるのは石英系ガラスからなる下部クラッド層１２４ａ、コア１２３、上部クラッド層１２４ｂの部分となる。
　上述したように、湾曲面とすることで、この曲率半径などを適切に設計することで、光出射側端面１０８ａで反射した光を、光変換部１０２に到達するところで集光させることができる。このように集光することで、光変換部１０２に到達する光のパワー密度が高くなり、元の信号光が弱くても、視認できる可視光に変換できるという効果を奏するものとなる。
　ところで、図１０に示すように、アレイ導波路回折格子を備える子光導波路チップ１２１ａを子光導波路チップ１２１と入れ替えて用いることも可能である。子光導波路チップ１２１ａは、分波波長間隔が狭いアレイ導波路回折格子を備える。図１０において、符号１２５は、第２アレイ導波路、符号１２６は、第２入力側スラブ導波路、符号１２７は、第２出力側スラブ導波路、符号１２８は、第２入力導波路、符号１２９は、第２出力導波路をそれぞれ示している。これは、第２アレイ導波路１２５が、平面視で円弧の形をしている通常のアレイ導波路回折格子である。分波波長が１５５０ｎｍから１６００ｎｍ、分波波長間隔が５ｎｍ間隔、１０ポートのアレイ導波路回折格子である。なお、図１０では、一部の第２出力導波路１２９を省略して示している。
　図１１に、子光導波路チップ１０１と子光導波路チップ１２１ａとの接続状態を示す。図１１に示すように、子光導波路チップ１０１の第１出力導波路１０７のポート７に、子光導波路チップ１２１ａの第２入力導波路１２８を光学的に接続する場合を検討する。この場合における、子光導波路チップ１２１の（分波波長間隔が狭い）アレイ導波路回折格子の透過波長スペクトルを図１２に示す。このスペクトルは、式（５）を用いて計算した結果である。一方、子光導波路チップ１０１のアレイ導波路回折格子の透過スペクトルは、図１３に示すようなブロードなスペクトルになる。子光導波路チップ１０１と子光導波路チップ１２１ａとを接続した構成における透過スペクトルは図１２に示すスペクトルと図１３に示すスペクトルの合成となるので、図１４に示すようなスペクトルになる。
　子光導波路チップ１０１に、直線光導波路から構成した子光導波路チップ１２１を組み合わせた場合の透過スペクトルは図４に示すものとなり、波長分解能が５０ｎｍである。これに対し、子光導波路チップ１０１に、アレイ導波路回折格子から構成した子光導波路チップ１２１ａを組み合わせた場合の透過スペクトルでは、波長分解能は５ｎｍになり、より高精細に波長を確認できることがわかる。
　また、子光導波路チップ１０１に子光導波路チップ１２１を組み合わせた構成では、図４に示すように属艇レンジが１２５０ｎｍ～１６５０ｎｍの４００ｎｍと広帯域となる。これに対し、子光導波路チップ１０１に子光導波路チップ１２１ａを組み合わせた構成では、図１４に示すように狭帯域となる。
　これらのように、ＰＰＣＰ実装により子光導波路チップ１２１と子光導波路チップ１２１ａとを交換可能にすることで、波長チェッカーの波長分解能・測定レンジを柔軟に変更することができるようになる。
　なお、上述した説明では、波長１５５０ｎｍから１６００ｎｍの波長領域に関して、狭い波長間隔のアレイ導波路回折格子を用いてより高精細に波長を確認しているが、子光導波路チップ１０１のアレイ導波路回折格子の別の出力ポートに、ここより出力される波長範囲対応した５ｎｍ間隔１０ポートのアレイ導波路回折格子を用意して接続すれば、他の波長範囲でも５ｎｍの波長分解能で波長を確認できることがわかる。
　ここで、分波波長間隔が狭いアレイ導波路回折格子について説明を追加する。フリースペクトラルレンジ（ＦＳＲ）が、チャンネル間隔×チャンネル数に等しいものをサイクリックアレイ導波路回折格子（周回性アレイ導波路回折格子）と呼ぶ。狭い波長間隔のアレイ導波路回折格子に、上記の周回性アレイ導波路回折格子を用いれば、子光導波路チップ１０１に接続する光チップを、同じ周回性アレイ導波路回折格子で共用することができる。ただし、１５００ｎｍ帯と１３００ｎｍ帯といったようなあまりに波長が離れているチャンネルでは、屈折率分散の影響で、屈折率差が大きくなってくるので、アレイ導波路回折格子の共用はできない。
　上述では、波長チェッカーのデバイス構造について説明したが、ここで、波長検査方法の観点から若干補足する。アクセス系ＰＯＮシステムの波長検査方法としても、波長をアレイ導波路回折格子で波長ごとに分波して、近赤外光を可視光に変換する材料（波長変換材料）に照射して、光ったポートから波長を目視で確認する検査方法も提案することができる。アレイ導波路回折格子の広義の解釈は、回折格子（グレーティング）であるので、波長を回折格子（グレーティング）で波長ごとに分光して波長変換材料に照射して、光った位置から波長を目視で確認する検査方法も提案することができる。これらの検査方法は、電源などを用いずに簡易に波長検査ができるという特徴を有している。
［実施の形態３］
　次に、本発明の実施の形態３に係る波長チェッカーについて、図１５を参照して説明する。実施の形態３では、図５Ａ，図５Ｂ，図５Ｃを用いて説明した波長チェッカーにおいて、子光導波路チップ１０１の代わりに、図１５に示す子光導波路チップ１０１ａを用いる。子光導波路チップ１０１ａは、主第１入力導波路１０６ａ，副第１入力導波路１０６ｂが、第１入力側スラブ導波路１０４の入力側に接続されている。他の構成は、子光導波路チップ１０１と同様である。
　ここで、複数の第１出力導波路１０７の第１出力側スラブ導波路１０５との接続部分における導波路間隔をΔｘoutとすると、主第１入力導波路１０６ａの第１入力側スラブ導波路１０４との接続部分と、副第１入力導波路１０６ｂの第１入力側スラブ導波路１０４との接続部分との間の導波路間隔は，Δｘout／２とされている。また、子光導波路チップ１０１ａにおいて、第１入力側スラブ導波路１０４と第１アレイ導波路１０３と第１出力側スラブ導波路１０５とは、平面視の形状が、第１入力側スラブ導波路１０４の中心と第１出力側スラブ導波路１０５の中心とを結ぶ線分の中点を通り線分に垂直な直線を中心に線対称とされている。第１入力側スラブ導波路１０４は、入力導波路に接している側とアレイ導波路に接している側とは同じ曲率の円弧になっている。従って、入力側スラブ導波路の中心はスラブ導波路の外形を構成している直線と円弧が交わる４つの点を対角に結んだ直線の交点となる。第１出力側スラブ導波路１０５においても同様である。
　以下、より詳細に説明する。
　主第１入力導波路１０６ａを第１入力側スラブ導波路１０４の中心に接続する。また第１出力側スラブ導波路１０５の中心に対し、各々の第１出力導波路１０７を導波路間隔Δｘoutで接続し、第１出力導波路１０７の各々に対して透過中心波長がλ１、λ２、λ３、・・・λ８と等波長間隔で分岐されているものとする。また、副第１入力導波路１０６ｂは、主第１入力導波路１０６ａに対して導波路間隔Δｘ＝Δｘoutで第１入力側スラブ導波路１０４に接続する（図１６Ａ，図１６Ｂ参照）。
　前述したように、第１入力側スラブ導波路１０４、第１アレイ導波路１０３、第１出力側スラブ導波路１０５の平面視の形状が線対称とされていれば（参考文献１参照）、以下のことが成立する。
　主第１入力導波路１０６ａに対して副第１入力導波路１０６ｂをずらして接続すると、副第１入力導波路１０６ｂに入力される波長多重光は、第１出力導波路１０７の各々に対し、透過中心波長が、λ２、λ３、λ４、・・・λ９と、等間隔に分岐される。これは、副第１入力導波路１０６ｂが１個分ずれたので、第１アレイ導波路１０３に達するときの波面が傾き、この結果、第１出力導波路１０７に到達した際の波面が傾き、同じ波長は、１個分だけずれた第１出力導波路１０７に集光されることになるからである。なお、アレイ導波路（ＡＷＧ）において、スラブ導波路と入力導波路の接続位置と透過中心波長は、線形の関係である。詳しくは、参考文献９に記載されている。
　主第１入力導波路１０６ａと副第１入力導波路１０６ｂとの導波路間隔Δｘ=Δｘout／２とすると、隣り合うチャンネル間の中心波長間隔をΔλとして、透過中心波長がλ１＋Δλ／２、λ２＋Δλ／２、λ３＋Δλ／２、・・・λ８＋Δλ／２となる。なお、Δλ＝λ２－λ１＝λ３－λ２＝・・・＝λ９－λ８である。
　子光導波路チップ１０１ａにおけるアレイ導波路回折格子の設計を子光導波路チップ１０１と同様にすると、主第１入力導波路１０６ａから入力されてアレイ導波路回折格子を透過するスペクトル（計算値）は，図１７Ａに示すように、子光導波路チップ１０１の透過スペクトルと同じスペクトルになる。つまり、第１出力導波路１０７の各々の透過中心波長は、１２７５ｎｍ、１３２５ｎｍ、１３７５ｎｍ、１４２５ｎｍ、１４７５ｎｍ、１５２５ｎｍ、１５７５ｎｍ、１６２５ｎｍとなる。
　一方、副第１入力導波路１０６ｂから入力されてアレイ導波路回折格子を透過するスペクトル（計算値）は、図１７Ｂに示すように、波長間隔の半分だけずれて、１３００ｎｍ、１３５０ｎｍ、１４００ｎｍ、１４５０ｎｍ、１５００ｎｍ、１５５０ｎｍ、１６００ｎｍ、１６５０ｎｍとなる。つまり、主第１入力導波路１０６ａからの透過スペクトルと、副第１入力導波路１０６ｂからのスペクトルとは互い違いになる。
　アレイ導波路回折格子への入力導波路が１本ある場合に比べて、主第１入力導波路１０６ａ，副第１入力導波路１０６ｂがある効果は、以下の通りである。入力導波路が１本の場合、隣り合う第１出力導波路１０７の透過スペクトル間の波長の光が入力された場合に、透過率が低くなっているために、近赤外光から可視光に変換された光も弱くなっており、光変換部１０２における発光が認識できない場合がある。
　例えば、図１７Ａの波長１３００ｎｍにおけるポート１、ポート２における透過光強度は、最も透過する波長（波長１２７５ｎｍや１３２５ｎｍ）に比較して２０ｄＢも劣化してしまう。
　これに対し、主第１入力導波路１０６ａ，副第１入力導波路１０６ｂを用いる場合、副第１入力導波路１０６ｂにも信号光を入力することにより、波長１３００ｎｍにおけるポート１の透過光強度は、最も透過する波長となる。この結果、主第１入力導波路１０６ａ，副第１入力導波路１０６ｂを用いることにより、図１７Ａと図１７Ｂを重ね合わせた図１８に示すように、最も透過しない波長でも最大透過波長に比較して５ｄＢ劣化で済むことがわかる（波長１２５０ｎｍ周辺を除く）。
　従って、入力導波路を１本として信号光を入れても、信号光に対する透過光強度が弱いため波長がわからない場合も、主第１入力導波路１０６ａ，副第１入力導波路１０６ｂを用いて両者に信号光を入れることで、光変換部１０２におけるより強い発光が得られ、より確実な波長の認識が可能となる。
［実施の形態４］
　次に、本発明の実施の形態４に係る波長チェッカーについて、図１９を参照して説明する。実施の形態４では、図５Ａ，図５Ｂ，図５Ｃを用いて説明した波長チェッカーにおいて、子光導波路チップ１０１の代わりに、図１５に示す子光導波路チップ１０１ａを用い、直線光導波路からなる子光導波路チップ１２１の代わりに、分波波長間隔が狭いアレイ導波路回折格子を備える子光導波路チップ１２１ａを用いる。子光導波路チップ１２１ａのアレイ導波路回折格子は、分波波長が１５５０ｎｍから１６００ｎｍ、分波波長間隔が５ｎｍ間隔、１０ポートのアレイ導波路回折格子である。
　まず、図１９に示すように、子光導波路チップ１０１ａのアレイ導波路回折格子には、主第１入力導波路１０６ａから光を入れることを考え、子光導波路チップ１０１ａの第１出力導波路１０７のなかでポート７に、子光導波路チップ１２１ａの第２入力導波路１２８が接続している構成を考える。子光導波路チップ１２１ａのアレイ導波路回折格子の透過波長スペクトルは図１２に示すものとなり、前述の説明と同様に、子光導波路チップ１０１ａ＋子光導波路チップ１２１ａの透過スペクトルは図２０のようなスペクトルになる。
　次に、子光導波路チップ１０１ａのアレイ導波路回折格子には、副第１入力導波路１０６ｂから光を入れることを考え、子光導波路チップ１０１ａの第１出力導波路１０７のなかでポート７に、子光導波路チップ１２１ａの第２入力導波路１２８が接続している構成を考える。子光導波路チップ１０１ａのポート７の透過スペクトルは図２１のようになる。図２１に示すスペクトルは、主第１入力導波路１０６ａから光を入れた場合の透過スペクトル（図１３）より、半波長間隔（２５ｎｍ）ほど長波にシフトしていることがわかる。一方、子光導波路チップ１２１ａの透過スペクトルは、図１２で表されるので、子光導波路チップ１０１ａと子光導波路チップ１２１ａとを透過するスペクトルは図２２のように表される。
　次に、子光導波路チップ１０１ａのアレイ導波路回折格子には、副第１入力導波路１０６ｂから光を入れることを考え、子光導波路チップ１０１ａの第１出力導波路１０７のなかでポート６に、子光導波路チップ１２１ａの第２入力導波路１２８が接続している構成を考える。子光導波路チップ１０１ａのポート６の透過スペクトルは図２３のように表される。図２３に示すスペクトルは、図１３に示すスペクトルより波長間隔分短波にシフトしている。一方、子光導波路チップ１２１ａの透過スペクトルは、図１２で表されるので、子光導波路チップ１０１ａと子光導波路チップ１２１ａとを透過するスペクトルは図２４のように表される。
　以上に説明したことより、子光導波路チップ１０１ａの主第１入力導波路１０６ａと副第１入力導波路１０６ｂとを用いた透過スペクトルは、図２０のスペクトル、図２２のスペクトル、図２４のスペクトルを合成した図２５に示すスペクトルとなる。
　子光導波路チップ１０１＋子光導波路チップ１２１ａの透過スペクトルは、図１４に示すものとなり、波長１５７０ｎｍ～１５８０ｎｍでは、高い透過率を示すが、１５５０、１６００ｎｍ近傍は透過率が低くなり、信号光が認識できない可能性がある。これに対し、子光導波路チップ１０１ａ＋子光導波路チップ１２１ａ場合、合成透過スペクトルは図２５のようになり、１５５０ｎｍ、１６００ｎｍ近傍でも透過率は高まり、信号光を認識できる波長範囲を広げることができるようになる。
　なお、上述では、２つの主第１入力導波路１０６ａ，副第１入力導波路１０６ｂを備える子光導波路チップ１０１ａを用いることで、透過率が高い波長領域を広げたが、子光導波路チップ１２１ａのアレイ導波路回折格子においても、入力導波路を２つにすることで、透過率が高い波長領域をさらに広げることが可能である。
［実施の形態５］
　次に、本発明の実施の形態５に係る波長チェッカーについて、図２６を参照して説明する。図１１を用いて説明した波長チェッカーの子光導波路チップ１２１ａの代わりに、図２６に示すように、直線光導波路からなる光導波路部１２０ａと、分波波長間隔が狭いアレイ導波路回折格子１２０ｂとを備える子光導波路チップ１２１ｂを用いる。
　子光導波路チップ１０１および子光導波路チップ１２１ｂを搭載する親光チップに、子光導波路チップ１２１ｂとの嵌合のための溝を余分に設け、子光導波路チップ１２１ｂを、光導波方向に垂直な方向に移動可能とする。このようにすることで、子光導波路チップ１２１ｂを親光チップの上でスライドさせ、子光導波路チップ１２１ｂを移動することで、子光導波路チップ１０１と光導波路部１２０ａとの接続、および子光導波路チップ１０１とアレイ導波路回折格子１２０ｂとの接続とを切替可能とする。
　前述したＰＰＣＰによる実装形態では、子光導波路チップ１２１と子光導波路チップ１２１ａとを個別に用意する必要があったが、実施の形態５によれば、１個の子光導波路チップ１２１ｂを用意すればよくなり、部品点数を削減する効果がある。一般に、子光導波路チップ１２１ａのアレイ導波路回折格子は、波長帯域が異なると別個のアレイ導波路回折格子を用意する必要があるが、実施の形態５によれば、例えば、検査分解能を高くする波長領域に必要なアレイ導波路回折格子を、子光導波路チップ１２１ｂにチップスペースが許す範囲で入れ込めればよい。
　以上に説明したように、外部空間に光を出力する側の光導波路チップの光出射側端面は、主基板の側を向くように傾斜した反射面とし、光出射側端面で反射した光が外部空間に出力される箇所に配置したので、ＰＯＮシステムの開通、故障切り分けなどにおける信号光の有無の確認などが、容易に実施できるようになる。
　なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
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　１０１…光導波路チップ（子光導波路チップ）、１０２…光変換部、１０３…第１アレイ導波路、１０３ａ…コア部、１０４…第１入力側スラブ導波路、１０４ａ…コア部、１０５…第１出力側スラブ導波路、１０６…第１入力導波路、１０６ａ…主第１入力導波路、１０６ｂ…副第１入力導波路、１０７…第１出力導波路、１０８…光出射側端面、１１１…Ｓｉ基板、１１２…下部クラッド層、１１３…上部クラッド層、１２０ａ…光導波路部、１２０ｂ…アレイ導波路回折格子、１２１…光導波路チップ（子光導波路チップ）、１２１ａ…子光導波路チップ、１２１ｂ…子光導波路チップ、１２２…基板、１２３…コア、１２４…クラッド層、１２４ａ…下部クラッド層、１２４ｂ…上部クラッド層、１２５…第２アレイ導波路、１２６…第２入力側スラブ導波路、１２７…第２出力側スラブ導波路、１２８…第２入力導波路、１２９…第２出力導波路、１３１…第１溝、１３２…第２溝、１４１…光導波路チップ（親光導波路チップ）、１４２…基板、１４３…クラッド層、１５１…主基板、１６１…ファイバーブロック、１６２…光ファイバー、１６３…コネクター、１７１…スペーサ部材、５０１…アレイ導波路、５０２…入力側スラブ導波路、５０３…出力側スラブ導波路、５０４…入力導波路、５０５…出力導波路。

Claims (8)

  1. 　光導波路チップと近赤外光を可視光に変換する変換材料から構成された光変換部を備える波長チェッカーにおいて、
    　光ファイバーと接続している側の前記光導波路チップがアレイ導波路回折格子を含み、かつ主基板の上に搭載されており、
    　外部空間に光を出力する側の前記光導波路チップの光出射側端面は、前記主基板の側を向くように傾斜した反射面とされ、
    　前記光変換部は、前記光導波路チップの上の、前記光出射側端面で反射した光が外部空間に出力される箇所に備えられる
    　ことを特徴とする波長チェッカー。
  2. 　請求項１記載の波長チェッカーにおいて、
    　前記変換材料は、りん光体または蛍光体から構成されていることを特徴とする波長チェッカー。
  3. 　請求項１または２記載の波長チェッカーにおいて、
    　前記光変換部は、前記変換材料が混合された樹脂から構成されていることを特徴とする波長チェッカー。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の波長チェッカーにおいて、
    　前記光出射側端面に形成された反射膜をさらに備えることを特徴とする波長チェッカー。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の波長チェッカーにおいて、
    　前記光導波路チップは２層に積層され、
    　前記光導波路チップが基板および基板上のコアとクラッドもしくは基板および基板上のクラッドから構成され、
    　前記クラッドの側を前記光導波路チップの表面と定義すると、
    　積層されている上下層の前記光導波路チップの表面を対向させ、
    　下層側の前記光導波路チップを親光導波路チップ、上層側の前記光導波路チップを子光導波路チップと定義すると、前記親光導波路チップが１個あり、前記子光導波路チップが複数あり、
    　前記親光導波路チップのクラッド部分に複数の第１溝が形成され、前記子光導波路チップのクラッド部分に複数の第２溝が形成され、
    前記複数の第１溝の各々は、一部が前記親光導波路チップから突出した形で複数のスペーサ部材が嵌合し、
    　前記子光導波路チップの第２溝の各々は、いずれかの前記複数のスペーサ部材の突出した部分と嵌合し、
    　光ファイバーと接続している側の前記子光導波路チップは、アレイ導波路回折格子を含み、他の前記子光導波路チップは直線導波路群もしくはアレイ導波路回折格子の少なくとも一方を含み、
    　前記親光導波路チップは前記主基板上に固定されている
    　ことを特徴とする波長チェッカー。
  6. 　請求項５記載の波長チェッカーにおいて、
    　前記スペーサ部材は、光ファイバーから構成されていることを特徴とする波長チェッカー。
  7. 　請求項５または６記載の波長チェッカーにおいて、
    　前記光導波路チップの前記基板がＳｉ基板であり、前記コアと前記クラッドが石英系ガラスで構成されている
    　ことを特徴とする波長チェッカー。
  8. 　請求項５～７のいずれか１項に記載の波長チェッカーにおいて、
    　前記光ファイバーに接続している側の前記子光導波路チップに含まれる前記アレイ導波路回折格子において、
    　前記アレイ導波路回折格子が入力導波路、入力側スラブ導波路、複数のアレイ導波路、出力側スラブ導波路、複数の出力導波路から構成され、
    　前記入力側スラブ導波路と前記複数のアレイ導波路と前記出力側スラブ導波路は、平面視の形状が、前記入力側スラブ導波路と前記出力側スラブ導波路の中心とを結ぶ線分の中点を通りこの線分に垂直な直線を中心に線対称となるように形成され、
    　前記入力導波路が、主入力導波路と副入力導波路からなり、
    　前記出力側スラブ導波路に前記複数の出力導波路が接続する部分の接続間隔をΔｘoutとすると、前記主入力導波路と前記副入力導波路が前記入力側スラブ導波路に接続する部分の接続間隔がΔｘout／２である
    　ことを特徴とする波長チェッカー。
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