(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたリッジ型もしくはメサ型の光導波路であり、伝搬する光のフィールドが当該光導波路の外に染み出すように導波路幅が設定されている光導波路において、
前記光導波路に沿って形成した溝のうち予め決めた長手方向に沿う特定区間を除く部分に埋戻し用材料を充填することにより、前記特定区間に形成された位相調整溝と、
前記光導波路を構成する材料とは屈折率が異なっており、位相調整のために前記位相調整溝に充填された位相調整用材料と、
を備え、
前記位相調整溝は、前記溝の長手方向に沿う複数箇所に形成されており、
複数の前記位相調整溝の間隔が不等長になっていることを特徴とする光導波路。
【請求項２】
請求項１の光導波路において、
複数の前記位相調整溝は、長さが不等長であることを特徴とする光導波路。
【請求項３】
請求項１の光導波路において、
複数の前記位相調整溝は、長さが不等長であり、かつ、各位相調整溝に充填される前記位相調整用材料の屈折率が同一または異なっていることを特徴とする光導波路。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項の光導波路において、
前記位相調整溝に沿い、かつ隣接して、流出防止溝が形成されていることを特徴とする光導波路。
【請求項５】
少なくとも２つのカップラと、
前記カップラを接続する、請求項１乃至請求項４の何れか一項の少なくとも２本の光導波路とを備えたことを特徴とする光導波路干渉計回路。
【請求項６】
請求項５の光導波路干渉計回路において、
前記溝のうち前記カップラ付近で相互に近接した部分には、両溝を区切る構造物が充填されていることを特徴とする光導波路干渉計回路。
【請求項７】
請求項５または請求項６の光導波路干渉計回路の位相を調整する方法であって、
光導波路干渉計回路の特性を測定しながら、あるいは、測定した後に、予め決めた光学特性を得るように、前記位相調整用樹脂を充填する前記位相調整溝の長さや個数を調整することを特徴とする光導波路干渉計回路の位相調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉計を構成する光導波路を備え光通信あるいは光情報処理分野で用いられる光導波路素子（光導波回路）に係り、特に、高精度かつ恒久的に位相差を調整できる、光導波路及び光導波路干渉計回路ならびに光導波路干渉計回路の位相調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光導波路からなる干渉計回路は、現在の光通信網の中で使用されている。例えば、AWG（アレイ導波路回折格子：Arrayed Waveguide Grating）などは多光束干渉を利用した代表的なデバイスであり、WDM（波長分割多重：Wavelength Division Multiplexing）伝送を支える重要なデバイスである。
光導波路からなる光導波路回路としては、AWGの他にも、半導体基板上に光変調器、位相シフタ、偏波分離器（PBS: Polarization beam splitter）、偏波合波器（PBC: Polarization beam combiner）などをモノリシック集積した光集積回路や、マッハツェンダー干渉計、などがある。
【０００３】
これらの干渉計回路を製造する上で最も難しい点は、波長グリットに合わせてそれらの透過ピークなどの光学特性が一致するように製造する点である。ITU-T(International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector)などの規格により定められた波長（周波数）に透過スペクトルピークを合わせて製造をしなくてはならない。
【０００４】
多くの場合、ウエハープロセスによりこれらの光導波路干渉計回路は製造されるが、製造上の誤差などにより、特性が必ずしも、所望の特性にならないことが起こる。
つまり、光導波路干渉計回路の光路長は、光導波路の長さと光導波路の屈折率との積で求めることができ、この光路長は、特に干渉計などの複数の光導波路からなる回路では厳密に設定する必要があるが、実装時のプロセス誤差によりズレが生じるのは避けられないのが現実である。
【０００５】
そこで、製造後の検査を実施するとともに、なんらかの手法で、特性を非可逆的に変更してしまうトリミング技術（特性修正技術）がある。即ち、光導波路の位相（光路長）調整をする技術があり、その従来例を以下に説明する。
【０００６】
石英系材料からなる干渉計回路の場合、よく用いられる一般的な方法として、レーザ照射による調整が挙げられる（特許文献１（特開２００６−２４３０１１）参照）。この技術は、光導波路を作成した後、光導波路の一部にレーザ光を照射して屈折率を変える手法である。
【０００７】
特許文献１に示す、レーザ照射によるトリミング技術は、ガラスからなる光導波路に対しては非常に有効な手段ではある。しかしながら他の半導体などからなる光導波路により構成された回路の場合は、レーザ照射により起こり得る物理現象が異なり、トリミングができない場合がある。また、半導体の場合多くは、光を吸収してしまい、半導体光導波路の位相（屈折率）調整に適用するには適当ではなかった。
【０００８】
また屈折率が低い光導波路の場合、光導波路の一部を切断して溝を形成し、この溝に光導波路とは屈折率の異なる樹脂などを充填することで屈折率を調整することが知られている（特許文献２（特開２００９−１６３０１３）参照）。
【０００９】
特許文献２に示す技術は、石英系導波路のようにコアを形成する比屈折率差（クラッドとコアの屈折率差）が比較的小さい場合については有効である。しかし、屈折率差が大きくなる半導体光導波路回路などでは、光路の一部を切断した部分を横切る際の放射損失が無視できなくなるため、半導体光導波路の位相（屈折率）調整に適用するには適当ではなかった。
【００１０】
半導体光導波路の場合は、比屈折率差が一般的に大きく、光路の切断は非常に大きな損失となる。これらを防ぐために、半導体光回路の場合、光導波路の一部を異なる材料で調整領域として置き換えることが提案されている（特許文献３（特開２００６−２２２３０５）参照）。
【００１１】
しかし特許文献３に示す方法はそもそも、違う材料の光導波路を同一基板上に作製しなくてはならず、調整のためにかける負荷が大きく、半導体光導波路の位相（屈折率）調整に適用するには適当ではなかった。
【００１２】
その他、光導波路からなる干渉計回路の屈折率調整方法としては、伝搬する光がコアの一部から染み出している場合、表面に樹脂などを滴下、硬化させることで、屈折率を変化させて位相調整を実施する試みも提案されている。
これらは光路の切断なく、屈折率変化を起こし、位相調整を実施できる点ですぐれているが課題も多い。
【００１３】
この方法で問題となるのが、滴下する樹脂の領域である。滴下長（樹脂により覆われる部分の長さ）が制御されていない状態で、滴下、硬化を実施して何らかの方法（レーザアブレーションなど）で長さを調整して除去するなどが考えられるが、工程自体の増加が著しい。
また、滴下長を、高精度の分量でインクジェット装置などを用いて制御する方法などもあるが、いくら滴下量を制御してもトリミングしたい光回路の表面状態により、樹脂の広がりにバラツキが出るといった問題がある。
また、高精度の滴下を制御する装置自体、また調整のスループットから考えて大きな設備投資負担となる。半導体光回路を考えた場合、石英系材料や、ニオブ酸リチウム結晶などからなる光導波路に比べて比屈折率差が大きく曲げ半径が小さいことからも、回路がそれらに比べて非常に小さい。そのような回路の場合、樹脂の滴下量を如何に制御しても不要な部分や、特性を劣化する方向に樹脂を滴下してしまうという問題が発生する。
したがって、この方法も、半導体光導波路の位相（屈折率）調整に適用するには適当ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００６−２４３０１１
【特許文献２】特開２００９−１６３０１３
【特許文献３】特開２００６−２２２３０５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述したように、光導波路からなる光導波路干渉計回路の位相を、高精度かつ恒久的に調整するのは、困難であった。特に、半導体光導波路で形成した光導波路干渉計回路ではかかる問題が顕著であった。
【００１６】
本発明は、上記従来技術に鑑み、高精度に位相調整ができる光導波路及び光導波路干渉計回路ならびに光導波路干渉計回路の位相調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決する本発明の光導波路の構成は、
基板上に形成されたリッジ型もしくはメサ型の光導波路であり、伝搬する光のフィールドが当該光導波路の外に染み出すように導波路幅が設定されている光導波路において、
前記光導波路に沿って形成した溝のうち予め決めた長手方向に沿う特定区間を除く部分に埋戻し用材料を充填することにより、前記特定区間に形成された位相調整溝と、
前記光導波路を構成する材料とは屈折率が異なっており、位相調整のために前記位相調整溝に充填された位相調整用材料と、
を備え、
前記位相調整溝は、前記溝の長手方向に沿う複数箇所に形成されており、
複数の前記位相調整溝の間隔が不等長になっていることを特徴とする。
【００１８】
また本発明の光導波路の構成は、
複数の前記位相調整溝は、長さが不等長であること、
または、複数の前記位相調整溝は、長さが不等長であり、かつ、各位相調整溝に充填される前記位相調整用材料の屈折率が同一または異なっていることを特徴とする。
【００１９】
また本発明の光導波路の構成は、
前記位相調整溝に沿い、かつ隣接して、流出防止溝が形成されていることを特徴とする。
【００２０】
また本発明の光導波路干渉計回路の構成は、
少なくとも２つのカップラと、
前記カップラを接続する、前記の少なくとも２本の光導波路とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
また本発明の光導波路干渉計回路の構成は、
前記溝のうち前記カップラ付近で相互に近接した部分には、両溝を区切る構造物が充填されていることを特徴とする。
【００２２】
また本発明の光導波路干渉計回路の位相調整方法の構成は、
光導波路干渉計回路の特性を測定しながら、あるいは、測定した後に、予め決めた光学特性を得るように、前記位相調整用樹脂を充填する前記位相調整溝の長さや個数を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、光導波路干渉計回路を構成する光導波路に沿って位相調整溝を形成し、光導波路とは屈折率の異なる位相調整用材料を位相調整溝に充填することにより、高精度かつ簡単に光導波路干渉計回路の位相調整をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例１に係る光導波路干渉計回路を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｄ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【図２】導波路幅と光閉じ込め率の関係を示す特性図である。
【図３】実施例１において、位相調整用樹脂を充填する前と充填した後の、光の波長と透過率との関係を示す特性図である。
【図４】実施例１の変形例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｄ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【図５】実施例１の変形例において、位相調整用樹脂を充填する前と充填した後の、光の波長と透過率との関係を示す特性図。
【図６】本発明の光導波路干渉計回路の製造途中の構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】本発明の光導波路干渉計回路の製造途中の構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】曲線部分に位相調整溝を配置した光導波路干渉計回路を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図９】曲線部分に位相調整溝を配置した光導波路干渉計回路における光の波長と透過率との関係を示す特性図であり、（ａ）は一つの位相調整溝に位相調整用樹脂を充填する前と充填した後の光の波長と透過率との関係を示す特性図、（ｂ）は全ての位相調整溝に位相調整用樹脂を充填する前と充填した後の光の波長と透過率との関係を示す特性図である。
【図１０】本発明の実施例２に係る光導波路干渉計回路を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のγ部分を示す拡大図、（ｃ）は（ａ）のγ部分に樹脂構造物を備えた状態を示す拡大図である。
【図１１】本発明の実施例３に係る光導波路干渉計回路を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
本実施例では、マッハツェンダー干渉計からなる遅延干渉計を設計・製造し、その素子を用いて光導波路干渉計回路を作製しトリミングを実施した。
作製した光導波路干渉計回路１０の概略図を図１に示す。図１において（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図であり、（ｄ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【００２７】
これらの図に示すように、本実施例の光導波路干渉計回路１０では、２つのMMI（Multimode Interference：多モード干渉）型のカップラ２１，２２と、両カップラ２１，２２を接続する光導波路からなる上側アーム導波路３１及び下側アーム導波路３２と、入力用の光導波路３３，３４と出力用の光導波路３５，３６を有しており、これらによりマッハツェンダー干渉計を形成している。
上側・下側アーム導波路３１，３２は遅延干渉計を形成するように片側（上側アーム導波路３１）に遅延量を付けている。フィルターとして干渉計を利用する場合には遅延量を付ける。本実施例では、トリミングの効果をわかりやすく波長スペクトルで得るために干渉計に遅延量を設けている。
【００２８】
上側・下側アーム導波路（光導波路）３１，３２及び入出力用光導波路３３〜３６は、本例ではハイメサ型であり、これら光導波路３１〜３６は、基板３０１上に、薄膜成形技術とフォトリソグラフィー技術とエッチング技術を用いて形成した、下クラッド３０２、コア３０３、上クラッド３０４により構成されている。
【００２９】
しかも、上側・下側アーム導波路（光導波路）３１，３２の導波路幅は、光導波路３１，３２を伝搬する光のフィールドが光導波路３１，３２の外に染み出すように設定されている。
伝搬する光のフィールドが一定である場合、図２に示すように、光導波路の導波路幅が狭くなるほど光閉じ込め率が小さくなり、光閉じ込め率が１未満になると、伝搬する光のフィールドが光導波路の外に染み出てくることが知られている。このため、光導波路３１，３２の材質特性を考慮して導波路幅を規定すれば、伝搬する光のフィールドを光導波路３１，３２の外に染み出すようにすることができる。
【００３０】
更に上側アーム導波路３１に沿って、溝４１と溝４２が形成され、上側アーム導波路３１は溝４１と溝４２とで挟まれている。しかも溝４１は、その両端が伸びて、カップラ２１，２２の側面及び入出力導波路３３，３５に沿っても形成されている。
また、下側アーム導波路３２に沿って、溝４３と溝４４が形成され、下側アーム導波路３２は溝４３と溝４４とで挟まれている。しかも溝４４は、その両端が伸びて、カップラ２１，２２の側面及び入出力導波路３４，３６に沿っても形成されている。
入力アーム導波路３３と入力アーム導波路３４の間には、溝４５が形成され、出力アーム導波路３５と出力アーム導波路３６との間には、溝４６が形成されている。
これら溝４１〜４６は、光導波路を形成する際のエッチングにより光導波路の形成と同時に形成されている。
【００３１】
上側アーム導波路３１に沿い形成された溝４１，４２のうち、区間αを除く予め決めた長手方向に沿う部分、並びに、下側アーム導波路３２に沿い形成された溝４３，４４のうち、区間βを除く予め決めた長手方向に沿う部分には、埋戻し用樹脂（埋戻し用材料）５１が充填されている。埋戻し用樹脂５１としては、例えば、ポリイミドを用いることができるが、埋戻し用材料としては、ポリイミドに限らず他の有機材料や無機材料を用いてもよい。
本例では、この埋戻し用樹脂５１は、溝４５，４６を埋め、更に、カップラ２１，２２の上面や、上側・下側アーム導波路３１，３２のうち区間α，βを除く部分の上面にも施されている。
【００３２】
このように溝４１〜４４のうち区間α，βを除く部分に埋戻し用樹脂５１を充填するため、溝４１，４２のうち埋戻し用樹脂５１が充填されなかった区間αの部分が溝として残って位相調整溝４１ａ，４２ａとして形成され、溝４３，４４のうち埋戻し用樹脂５１が充填されなかった区間βの部分が溝として残って位相調整溝４３ａ，４４ａとして形成される。
【００３３】
更に、下側アーム導波路３２に沿い形成された位相調整溝４３ａ，４４ａには、位相調整用樹脂（位相調整用材料）５２が充填されている。本例では、この位相調整用樹脂５２は、区間βに位置する下側アーム導波路３２の上面にも施されている。位相調整用樹脂５２としては、例えば、ドーパントで屈折率調整したシリコーン樹脂等を用いることができ、この位相調整用樹脂５２の屈折率は、上側・下側アーム導波路（光導波路）３１，３２を構成する材料、特にコアを構成する材料の屈折率とは異ならせている。
もちろん、位相調整溝４３ａ，４４ａに位相調整用樹脂５２を充填してトリミングをする前では、位相調整溝４３ａ，４４ａは空洞の溝になっていることは言うまでもない。
位相調整用材料としては、ドーパントで屈折率調整したシリコーン樹脂に限らず、他の有機材料や無機材料を用いてもよい。
なお、図１の例では、位相調整溝４１ａ，４２ａには、位相調整用樹脂５２を充填していない。
【００３４】
このように、下側アーム導波路３２に沿った位相調整溝４３ａ，４４ａに位相調整用樹脂５２を充填することにより、下側アーム導波路３２の位相が調整され、上側アーム導波路３１と下側アーム導波路の位相差を調整することができる。
【００３５】
なお、本実施例ではコアの一部が露出している光導波路としてハイメサ導波路を想定しているが、伝搬する光のフィールドが、後に位相調整用樹脂が入る部分である位相調整溝４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａに染み出している光導波路ではあれば、ハイメサ構造に限らず、ローメサ構造やリッジ構造などの光導波路でもよい。
【００３６】
上記のような構成のマッハツェンダー干渉計からなる光導波路干渉計回路１０の実際のトリミング方法の原理について述べる。
【００３７】
樹脂がないコア側面が露出し、側面が空気（屈折率１）の箇所の光導波路の実効屈折率n1は、計算上、波長を1.55μm、導波路幅を1.5μm、バンドギャップ波長を1.3μm、コア厚を0.3μmとした場合、TE偏波のみを考慮するとn1＝3.20733と見積もられる。
【００３８】
一方、同じ光導波路幅をもつハイメサ光導波路において側面を、屈折率が1.60の位相調整用樹脂５２で充填している場合は、TE偏波で実効屈折率ｎ２は3.20792となり、空気の場合に比べて上昇する。
【００３９】
今、上側アーム導波路３１の光導波路が下側アーム導波路３２の光導波路に比べてΔL長い干渉計を考える。L0の長さ分、上側及び下側のアーム導波路３１，３２で光導波路の側面が露出しており、それ以外の部分（ΔLを含んで）は既に埋戻し用樹脂５１で充填済みの回路を考える。ΔLは適当につけ、次数が200相当になるように96.6μmのΔLを設けるとする。
【００４０】
この時、位相調整用樹脂５２を充填する前の上側・下側アーム導波路３１，３２間の位相差Φ０は、次式で示すようになる。ここで、n1はコア側面が空気の場合の実効屈折率であり、λは設計波長1.55μmである。
【数１】
0005628091.tif 000002
【００４１】
ここで、充填部分長さL1の下側アーム導波路３２の位相調整溝４３ａ，４４ａだけに、屈折率ｎ２の位相調整用樹脂５２を充填する。L1＝1311μmであるとする。すると、上側・下側アーム導波路３１，３２間の位相差は、次式で与えられる。
【数２】
0005628091.tif 000003
【００４２】
設計波長において、下側アーム導波路３２の位相調整溝４３ａ，４４ａの全ての充填部分長さL1を位相調整用樹脂５２で充填した場合は、上の式より第2項がおよそπになる。つまり、波長スペクトル上で見ると図３に示すように、初期状態でOFFだった特性を、半波長特性を変えて、ON状態の特性にまで変化できることを示している。
なお、図３において縦軸は干渉計の透過率（ｄＢ）、横軸は干渉計に入力される光の波長（μｍ）、実線は位相調整用樹脂充填前の特性、点線は位相調整用樹脂充填後の特性を示す。
【００４３】
一周期分の調整が必要な場合は、位相調整溝４３ａ，４４ａの長さを長くすれば可変範囲は広げることが可能である。通常では、π以上の位相変化が必要な場合は、逆側（上側）のアーム導波路３１の位相調整溝４１ａ，４２ａにも位相調整用樹脂を充填して調整することで目的の特性を得ることが可能である。
【００４４】
ここでは説明のために位相調整溝を１個所のみ考えてきた。しかし、実際のトリミング作業では微小な位相だけを変化させたい。そこで長さL1の位相調整溝をdL1に分割し、アーム導波路に沿って配置する。長さL1の一つの位相調整溝をM個に分割して長さdL1の分割したＭ個の位相調整溝とし、そのうち片側のアーム導波路のｍ個の分割した位相調整溝に樹脂を充填した場合、与えられる位相差は、次式で与えられ、離散的ではあるが、所望の特性に近づけるトリミングが可能である。
【数３】
0005628091.tif 000004
【００４５】
一例として、M=10として、長さL1の位相調整溝を10等分した場合を図４に示している（ｄL＝L1/M）。分割した位相調整溝の長さの和は、もとのものに等しくなるように分割している。
【００４６】
即ち、図４において、上側アーム導波路３１に沿い、例えば１０個の分割した位相調整溝４１ａ―１〜４１ａ―１０と、例えば１０個の分割した位相調整溝４２ａ―１〜４２ａ―１０が形成され、下側アーム導波路３２に沿い、例えば１０個の分割した位相調整溝４３ａ―１〜４３ａ―１０と、１０個の分割した位相調整溝４４ａ―１〜４４ａ―１０が形成されている。しかもこの例では、下側のアーム導波路３２の７つの位相調整溝４３ａ―１〜４３ａ―７及び７つの位相調整溝４４ａ―１〜４４ａ―７に位相調整用樹脂５２が充填されている。なお他の部分は図１に示すものと同様である。
【００４７】
この場合、１つの位相調整溝を位相調整用樹脂５２で埋めることで10π％の位相調整が可能であり、所望の特性に近づくように、特性を見ながら位相調整溝を一つ、また一つと位相調整用樹脂５２で埋めていけばよい。
【００４８】
図５は、下側（短側）のアーム導波路の一つの位相調整溝を埋め込んだ場合の初期からの変化を示していて、微小変化が得られることがわかる。これらを繰り返して、所望の特性を得ればよい。
また特性が行き過ぎた場合は、逆側（上側）アーム導波路の位相調整溝を１つ埋めれば、特性が１つ分元に戻せる。
なお、図５において縦軸は干渉計の透過率（ｄＢ）、横軸は干渉計に入力される光の波長（μｍ）、実線は位相調整用樹脂充填前の特性、点線は位相調整用樹脂充填後の特性を示す。
【００４９】
分割した位相調整溝の長さｄL0は133.1μmであり、各位相調整溝の長さが等しい場合について述べたが、各位相調整溝の長さは必ずしも等しい必要性はなく、異なっていてもよい。
例えば、一番短い位相調整溝の長さをdL0より短いdL0minにしておけば、段階的な変化をより細かく設定することができる。ｄL０min=dL0/5としておけば、この実施例の場合では２π％の調整が可能である。また、dL0の２倍の長さの位相調整溝、３倍の長さの位相調整溝と言うふうに用意しておけば良い。
【００５０】
特に各位相調整溝（最短の位相調整溝を除く）の長さを、最短の位相調整溝の長さの整数倍にしておけば、調整の手間が省け、調整時間の短縮が可能である。
【００５１】
実際の調整では、上下どちらかの長さがｄL０minの位相調整溝をまず樹脂充填し、スペクトルなどの特性変化がどれほど起こるかをみて、目的まで長さがｄL０minの位相調整溝を埋めて得られた位相変化量をもってして必要量を類推することが可能である。
【００５２】
例えば、ｄL０minの長さの位相調整溝を一つ充填し、その位相変化量の14倍の位相変化が必要であれば長さがdL0の位相調整溝の３倍の長さの位相調整溝を１つ用意してあれば、その位相調整溝を充填し、その充填とは反対側アーム導波路のｄL０minの長さの位相調整溝を１つ埋めれば目的の位相変化量が得られる。つまり最短の位相調整溝の整数倍の長さの位相調整溝を用意しておけば、dL0を３つ埋めるよりも手早く調整を終えることができる。
【００５３】
最短の位相調整溝の長さに対して他の各位相調整溝の長さを整数倍にすることに限らず、不等長さにすると他の効果がある。
即ち、同じ長さの位相調整溝を大量に並べると、わずかな屈折率の差から発生する屈折率変調で位相調整溝の両端をキャビティーとする共振器効果を発生し、長さによっては使用波長で透過強度を劣化させることがある。
しかし長さが不等間隔であればこれらの問題は起きない。
【００５４】
同様に位相調整溝を複数配置する際のピッチにおいても、ピッチによっては、等間隔に大量に位相調整溝を並べた場合、そのピッチがLPG （Long Period Grating）として動作し、使用する波長領域で透過強度劣化を起こすことがある。つまり、位相調整溝の長さが数種類あると、調整段階を増やす効果があり、また樹脂滴下の回数を減らすことができ作業効率を高める効果が得られる。さらに、位相調整溝の両端をキャビティーとする共振器効果による透過強度劣化の影響も小さくする効果が得られる。さらにピッチも不等間隔化することで、LPG効果による透過強度劣化を抑える効果がある。
【００５５】
ここまでは、位相調整用樹脂として屈折率ｎ２=3.20785のものだけを用いた場合であるが、必要に応じて異なる屈折率を有する位相調整用樹脂をN種類（複数種類）用意しておけば、上記のM段階の位相調整と合わせてN×M段階の位相調整が可能となり、離散的調整をより細かくすることができる。
【００５６】
例えば、上の例を具体的に示すと、下側アーム導波路の長さがｄLの位相調整溝の一つに、屈折率ｎ２＝1.45の位相調整用樹脂を充填した場合は、6.8π％の位相調整が可能である。
また、上側アーム導波路の位相調整溝に屈折率が1.60の位相調整用樹脂を入れて、下側アーム導波路の位相調整溝に屈折率が1.45の位相調整用樹脂を充填すれば、位相差は（1.60−1.45）ｄL/λ発生して、3.2π％の位相調整が可能である。つまり、離散的といえ位相調整用樹脂を数種用意すれば、ほぼ無段階調の屈折率変調が可能である。
【００５７】
このように複数の屈折率を持つ位相調整用樹脂を使い分けることで、より調整段階が多い位相調整が可能となるメリットが得られる。
【００５８】
また本実施例では、遅延量を設けた非対称マッハツェンダー干渉計を取り上げているが、これは初期的な位相差φ０が与えられているだけで、遅延量がない等長マッハツェンダー干渉計でも同じように調整することが可能である。
【００５９】
このような干渉計は以下のようにして作製することができる。
InPの基板上に、バンドギャップ波長が、1.3μmとなるように組成を調整したInGaAsPを0.3μm成長し、その上に、オーバークラッドとなるInPを1.5μm成長した。これら結晶成長には、MOCVD有機金属気相成長法（ Metal Organic Chemical Vapor Deposition）を用いた。
【００６０】
その後、エッチングマスク材となるSiO2をスパッタリング法を用いて製膜し、SiO2製膜した基板上に、レジストを塗布し、フォトマスクを利用した標準的なフォトリソグラフィー技術を用いて光回路パターンを転写した。その後、RIE反応性イオンエッチング (Reactive Ion Etching; RIE)を用いて、一度SiO2にパターンを転写した。次に加工されたSiO2パターンをマスクとして半導体をエッチング加工し、干渉計を作製した。
【００６１】
この時点での回路概略を示したのが図６であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ―Ｂ断面図である。
この図に示すように、RIEによってエッチングされることにより、干渉路を形成する光導波路（上側・下側アーム導波路）３１，３２の両側に溝４１，４２，４３，４４ができ、光導波路３１，３２を形成すると同時に、樹脂が後に入ることになる溝４１，４２，４３，４４を同時に形成する。本実施例では、光導波路３１，３２の幅を1.5μmとし、導波路側面のエッチング幅を10μmとして形成した。光導波路３１，３２の幅は伝搬する光がシングルモード伝搬ができるサイズが好ましいが、サイズはこの限りではない。
【００６２】
その後、上記のように半導体を加工した基板上に、埋戻し用樹脂となる感光性のポリミドを塗布し、フォトリソグラフィー技術を用いてパターニングして、図７に示したようなデバイス形状を得る。なお図７において（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ―Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ―Ｃ断面図である。
【００６３】
ここでは感光性のポリイミドを利用したが、非感光性のポリイミドやBCB(ベンゾシクロブテン)を用いて溝４１，４２，４３，４４を埋めたあと、フォトリソグラフィー技術とRIE技術を用いて一部を除去してもよい。
【００６４】
また必要に応じて、半導体エッチング直後、およびポリイミドを製膜した直後にSiO2やSi3N4といった無機物をコートしてもよい。その場合は、光導波路を露出させたい窓の部分を再度レジスとなどで保護し、フッ化水素などを用いて半導体側面に製膜している無機物を除去すればよい。除去しない場合には半導体光導波路の閉じ込め係数が高いため、樹脂を製造後充填しても、十分な屈折率変化が得られない。
【００６５】
本実施例ではわかりやすくするために、遅延量を与える部分とは別の直線部分に位相調整溝４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａを形成した場合を示してきたが、素子サイズが大きくなるのを防ぐために、図８のように曲線部分に位相調整溝４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａを配置することで、素子自体が大きくなるのを防ぐことができる。なお図８において（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【００６６】
ここで、あらかじめ無機物、または樹脂により充填されている部分は、「充填」という単語を使っているが、この「充填」とは、伝搬している光のフィールドが染み出している部分が既に、他の材料で満たされていることを意味しており、位相調整溝４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａを完全に他の物質で満たすことではない。
例えばハイメサ導波路の場合、伝搬している光の横方向への染み出し量は、わずかに数百ナノメートルであるので、ハイメサ導波路の側面に、無機物などを、光のフィールドの範囲を上回る厚さで堆積すれば、外部の影響を受けなくなる。つまり充填されたとみなすことができる。
【００６７】
実際に作製した素子特性を示す。
測定方法は、1.55μm帯のASE(Amplified Spontaneous Emission)を、ファイバー型のPBS（Polarization Beamsplitter）を通過させ片側TE偏波状態だけを切りだしを行った。
その後、PMF （Polarization Maintaining Fiber）からなる先球ファイバー（先端R10μm）へ導き、ペルチェ素子を設置している試料台上に配置した試料の光導波路の端面にPMFを保持する光学定板に設けられたXYZステージを動かしアライメントを実施し、光を素子に導いた。この時、PMFファイバーは角度を調整し、試料のTEモードと一致するようにあらかじめ調整してある。
出口側にはSMF （single-mode fiber ）からなる先球ファイバーを同じくアライメントし、光導波路の出口端面にアライメントする。出口のファイバーはそのままスペクトルアナライザーへ導きスペクトルの測定を行った。
【００６８】
図９（ａ）は、上記計算に用いた構造を実際に製造し、測定した結果を示している。測定温度が25度になるように、試料台のペルチェ素子を駆動させて一定温度下で実施している。
なお、図９（ａ）において縦軸は干渉計の透過率（ｄＢ）、横軸は干渉計に入力される光の波長（μｍ）、点線は、作製直後のスペクトルを示している。この状態で、下側アーム導波路の10等分した一つの位相調整溝（ｄL＝131μm）に、屈折率1.60となるようにドーパントを調合したシリコーン樹脂を滴下した。滴下はマイクロピベットを用いて顕微鏡下ではあるが手動で滴下を行った。
【００６９】
その後、試料台のペルチェ素子を駆動し120度に加熱し10分程放置することで硬化させた。その後、再度室温になるように温度調整を行い測定した結果が、実線のスペクトルである。
【００７０】
得られた結果を理論式でフィッティングし、位相変化量を求めると、位相換算で9.8π％の位相変化が認められた。計算では10π％が予想されたが、やや異なる。これは滴下樹脂の屈折率がやや1.60からずれていたことによるものと思われる。しかし、所望の方向にスペクトルを動かせていることがわかる。
【００７１】
これらの滴下を次々に行って用意した下側10個の位相調整溝すべてに樹脂を滴下し樹脂充填した結果を図９（ｂ）に示す。
初期特性で透過強度が最小になる波長で、滴下後ほぼ透過強度が最大にできており、ほぼ位相が計算で予想通りにπ（パイ）分調整できていることがわかる。
【実施例２】
【００７２】
ハイメサ導波路を形成する溝と位相調整溝を併用する場合、カップラ２１，２２付近は光導波路間隔が短くなるので、この部分で上下アーム導波路の溝が連結される。つまり、図１０（ａ）は、上側アーム導波路（光導波路）３１に沿い溝４１，４２を形成し、下側アーム導波路３２に沿い溝４３，４４を形成した状態を示し、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のγ部分を拡大したものであり、これらの図から溝４２，４３がカップラ２１，２２の付近で連結されていることがわかる。
【００７３】
滴下長をあらかじめパターニングした無機または有機樹脂により規定するが、この時、連結された部分に、位相調整用樹脂を滴下した際に、逆側アーム導波路側に樹脂が流れ込まないように（図１０（ｂ）中→の方向に流れ込まないように）、少なくともハイメサ導波路を形成するための溝４１，４２が連結された部分を図１０（ｃ）のように無機または有機樹脂で形成した樹脂構造物５３により上側・下側アーム導波路３１，３２の滴下領域を区切る必要がある。区切ることにより、反対側に樹脂が流れ込むことを防ぐことが可能となる。
【実施例３】
【００７４】
図１１は本発明の実施例３に係る光導波路干渉計回路を示しており、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
この実施例３は、マッハツェンダー干渉計を形成する上側・下側アーム導波路を構成する光導波路それぞれの少なくとも内側に（上側・下側アーム導波路の間に）、1本以上の樹脂だまりとなる流出防止溝を形成したものである。
【００７５】
即ち、図１１に示す光導波路干渉計回路は、図４に示す光導波路干渉計回路に、更に、流出防止溝６１，６２，６３，６４を備えたものである。
より具体的に説明すると、上側アーム導波路３１に沿い上側アーム導波路３１の両側に溝４１，４２（４１ａ，４２ａ）が形成され、更に、上側アーム導波路３１から見て溝４１，４２（４１ａ，４２ａ）の外側に溝４１，４２（４１ａ，４２ａ）に沿い流出防止溝６１，６２が形成されている。同様に、下側アーム導波路３２に沿い下側アーム導波路３２の両側に溝４３，４４（４３ａ，４４ａ）が形成され、更に、下側アーム導波路３２から見て溝４３，４４（４３ａ，４４ａ）の外側に溝４３，４４（４３ａ，４４ａ）に沿い流出防止溝６３，６４が形成されている。
結局、上側・下側アーム導波路３１，３２の内側（上側・下側アーム導波路３１，３２の間）には、流出防止溝６２，６３が形成され、更に、上側・下側アーム導波路３１，３２の外側には、流出防止溝６１，６４が形成されている。
なお、流出防止溝６１，６２，６３，６４は、溝３１〜３４の形成と同時に形成される。
【００７６】
このように流出防止溝６１，６２，６３，６４を備えたので、滴下した位相調整用樹脂５１が、意図せぬ隣接するアーム導波路の位相調整溝内に流れ込むことを防ぐ効果がある。インクジェット装置などで滴下するとより正確な位置に滴下することが可能である。しかし、このような樹脂だまりとなる流出防止溝６１，６２，６３，６４があれば、ラフに樹脂を滴下しても、隣の位相調整溝にまで行くことは大幅に減らせるので、手動での滴下でも十分である。高価な滴下装置を利用しなくても位相調整が可能となり、結果コストを押し下げることができる。
また、この形成は、ハイメサ導波路を形成する工程で作製すればよく、デザインのみの修正で形成することが可能であり、追加の工程増加なく実現できる。
【００７７】
本例のように、溝４１，４２の外側にも、樹脂だまりとなる流出防止溝６１，６４を形成した場合には、チップをはみ出して樹脂が滴下されることを防ぐ効果がある。チップがマウント（固定された状態）で滴下する場合は問題とはならないが、マウント前に滴下する場合、側面を伝わって裏面に樹脂が回りこむと、平坦にマウントできない。
また素子と下のマウント間の熱伝導が悪くなることを防ぐことができ、特性を維持することが可能となる。これらの回路がレーザに集積された場合などは熱伝導は非常に特性上重要であり、それらが維持可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、半導体光導波路からなる干渉計回路に限らず、石英光導波路からなる干渉計回路にも利用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１０  光導波路干渉計回路
２１，２２  カップラ
３１  上側アーム導波路（光導波路）
３２  下側アーム導波路（光導波路）
３３，３４  入力用の光導波路
３５，３６  出力用の光導波路
４１，４２，４３，４４  溝
４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ  位相調整溝
５１  埋戻し用樹脂
５２  位相調整用樹脂
５３  樹脂構造物
６１，６２，６３，６４  流出防止溝
３０１  基板
３０２  下クラッド
３０３  コア
３０４  上クラッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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