(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光波を複数の光路に分岐させた後に合流させ干渉させることにより、前記光波をその波長により合波・分波する波長合分波光回路において、
分岐された各光路にエネルギーの異なる光を照射して形成された複数の光照射領域を有し、該光照射領域各々における屈折率変化と複屈折率変化との比が互いに異なっており、前記複数の光照射領域各々における屈折率の変化と複屈折率の変化を合成してＴＥとＴＭモードの中心波長を定められた基準波長に合わせたことを特徴とする波長合分波光回路。
【請求項２】
前記複数の光路をアレイ導波路回折格子のアレイ導波路とし、該アレイ導波路に光照射した複数の光照射領域を形成してなることを特徴とする請求項１記載の波長合分波光回路。
【請求項３】
前記複数の光路をマッハ・ツェンダー干渉計型光回路のアーム部とし、このアーム部に光照射した複数の光照射領域を形成してなることを特徴とする請求項１記載の波長合分波光回路。
【請求項４】
光波を光路内を周回あるいは往復させて共振させることにより、前記光波をその波長により合波・分波する波長合分波光回路において、
前記光路に光を照射して形成された長さの異なる複数の光照射領域を有し、該光照射領域各々における屈折率変化と複屈折率変化との比が互いに異なっており、
前記複数の光照射領域各々における屈折率の変化と複屈折率の変化を合成してＴＥとＴＭモードの中心波長を定められた基準波長に合わせたことを特徴とする波長合分波光回路。
【請求項５】
前記光路をリング導波路とし、該リング導波路に光照射した複数の光照射領域を形成してなることを特徴とする請求項４記載の波長合分波光回路。
【請求項６】
前記光路を共振器内導波路とし、この共振器内導波路に光照射した複数の光照射領域を形成してなることを特徴とする請求項４記載の波長合分波光回路。
【請求項７】
前記光路のコアまたはクラッドを、ゲルマニウム添加石英系ガラス、酸化窒化珪素、ポリイミド系高分子材料、ポリシラン系高分子材料のいずれかにより構成したことを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１項記載の波長合分波光回路。
【請求項８】
光波を光路を伝搬させることにより、その波長により合波・分波する波長合分波光回路の製造方法において、
前記光路の複数の領域それぞれに強度の異なる光を照射することにより、前記光路に屈折率変化と複屈折率変化との比が互いに異なっており、前記複数の光照射領域各々における屈折率の変化と複屈折率の変化を合成してＴＥとＴＭモードの中心波長を定められた基準波長に合わせた複数の光照射領域を形成することを特徴とする波長合分波光回路の製造方法。
【請求項９】
前記光は、紫外線またはＸ線のいずれかであることを特徴とする請求項８記載の波長合分波光回路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光波を波長により合波・分波する波長合分波光回路及びその製造方法に関し、特に、ＴＥモードとＴＭモードを同時にＩＴＵ（国際電気通信連合：International Telecommunication Union）グリッドに合わせることで波長特性を精密に制御し得る波長合分波光回路及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信の大容量化に向けて、複数の波長の光信号を同一の光路を用いて伝送する波長多重光通信システムの研究開発が進められている。
この波長多重光通信システムにおいては、規定の波長間隔、例えば０．８ｎｍ間隔で高密度に波長多重された光信号を合波・分波するためのデバイスとして、アレイ導波路回折格子型光合分波回路、マッハツェンダー型光回路等の波長合分波光回路を適用した光デバイスが求められている。
この波長多重光通信システムの実際の運用においては、ＩＴＵが基準波長を設定しており、波長合分波光回路の各チャンネル中心波長はこの基準波長に一致しなければならない。この基準波長は慣例にならってＩＴＵグリッドといわれている。また、波長合分波光回路の透過波長特性においては、透過率が最大になる波長をチャンネル中心波長と定義している。
【０００３】
図１４は、従来より一般的に用いられているアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図であり、図において、１はアレイ導波路回折格子を構成するアレイ導波路、２はアレイ導波路１の入力側に光接続されたスラブ導波路、３はアレイ導波路１の出力側に光接続されたスラブ導波路、４はスラブ導波路２の入力側に光接続された入力導波路、５はスラブ導波路３の出力側に光接続された出力導波路である（このアレイ導波路回折格子型光回路は、例えば、１９９６年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会講演論文集１、Ｃ−３、ｐ１６２等に記載されている）。
【０００４】
次に、このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路の動作原理について説明する。
波長多重光信号は、入力導波路４の１つのポートに入力した後、スラブ導波路２に入力する。スラブ導波路２では、この波長多重光信号は回折により広がり、アレイ導波路１を構成する複数の導波路に入力する。
このアレイ導波路１の各導波路間には光路長差ΔＬが付与されているため、スラブ導波路３の入口では、波長多重光信号の等位相面は伝搬方向に対し傾きを有することとなる。この傾きは光信号の波長に依存するので、スラブ導波路３の出口において光信号は波長ごとに異なった位置に集光し、出力導波路５の各ポートに各波長が振り分けられる。
ここで、回折次数をｍ、導波路の等価屈折率をｎeffとすると、入力導波路４の中心ポートから入力された光信号のうち出力導波路５の中心ポートに出力される光信号の波長λは次式で表される。
λ＝ｎeff・ΔＬ／ｍ          ……（１）
【０００５】
図１５は、従来より一般的に用いられているマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図であり、図において、６は光路長差ΔＬを有する１対のアーム、７は一対のアーム６の入力側に光接続された３ｄＢカプラ、８は一対のアーム６の出力側に光接続された３ｄＢカプラ、９は３ｄＢカプラ７の入力側に光接続された入力導波路、１０は３ｄＢカプラ８の出力側に光接続された出力導波路である（このマッハ・ツェンダー型光回路は、例えば、アプライド・オプティクス、第３７巻、第２２４２頁〜第２２４４頁、１９９８年（Applied Optics, vol.37, pp.2242-2244, 1998）等に記載されている）。
【０００６】
次に、このマッハ・ツェンダー型光回路の動作原理について説明する。
入力導波路９に設けた入力ポート１１より入力された信号光は、３ｄＢカプラ７により２つのアーム６ａ、６ｂに等分配される。これらのアーム６ａ、６ｂには光路長差ΔＬが設けられているので、各アーム６ａ、６ｂを伝搬してきた信号光は３ｄＢカプラ８の入口で相対的な位相差を有する。この位相差は信号光の波長に依存するので、信号光の各波長が出力導波路１０の２つのポートに振り分けられる。
ここで、回折次数をｍ、導波路の等価屈折率をｎeffとすると、入力ポート１１から入力された光信号のうち出力ポート１２に出力される光信号の波長λは次式で表される。
λ＝ｎeff・ΔＬ／（ｍ＋１／２）    ……（２）
【０００７】
図１６は、従来より一般的に用いられているリング共振器型光回路を示す平面図であり、図において、１３はリング導波路、１４は入力導波路、１５は出力導波路である（このリング共振器型光回路は、例えば、岡本；「光導波路の基礎」、第１６０頁〜第１６５頁、コロナ社等に記載されている）。
ここで、モード次数をｍ、導波路の等価屈折率をｎeff、リング導波路１３の長さをＬとすると、出力導波路１５に出力される光信号の波長λは次式で表される。
λ＝ｎeff・Ｌ／ｍ          ……（３）
【０００８】
図１７は、従来より一般的に用いられているファブリ・ペロー共振器型光回路を示す平面図であり、図において、１６は直線導波路、１７、１８は共振ミラーである（このファブリ・ペロー共振器型光回路は、例えば、小山、西原；「光波電子工学」、第３８頁〜第４２頁、コロナ社に記載されている）。
ここで、モード次数をｍ、導波路の等価屈折率をｎeff、共振器の長さ（共振ミラー１７、１８間の長さ）をＬとすると、共振波長λは次式で表される。
λ＝２・ｎeff・Ｌ／ｍ      ……（４）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の光回路では、式（１）〜（４）に示すように、アレイ導波路回折格子型波長合分波光回路やマッハ・ツェンダー型光回路等の波長合分波光回路のチャンネル中心波長をＩＴＵグリッドと一致させるためには、回折次数ｍ、光路長差ΔＬ、等価屈折率ｎeffを適当な値に設定すればよいが、光導波路の製造工程においては、光路長差ΔＬ及び等価屈折率ｎeffが設定した値から変動した場合に、これら波長合分波光回路のチャンネル中心波長にＩＴＵグリッドからのズレが生じてしまうという問題点がある。
【００１０】
この問題点を解決する方法としては、波長合分波光回路の光導波路に紫外線を照射しチャンネル中心波長を制御することでＩＴＵグリッドからのズレを解消する方法がある。この方法は、ゲルマニウム添加石英系ガラスに紫外線を照射すると、この石英系ガラスの屈折率が高くなる現象を利用したものである（この方法は、例えば、エレクトロニクス・レターズ、第３４巻、第７８０頁〜第７８１頁、１９９８年（Electronics Letters, vol.34, pp.780-781, 1998）等に記載されている）。
【００１１】
しかしながら、この紫外線を照射する方法では、チャンネル中心波長を制御する前にＴＥ・ＴＭモード間に中心波長差があった場合や、紫外線照射による等価屈折率変化に偏光依存性があった場合に、ＴＥモードとＴＭモードを同時にＩＴＵグリッドに合わせることができないという問題点があった。
また、上述した偏光依存性がある場合の波長制御法では、中心波長の平均変位量δλとＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）の比を一定になるように設定しているために、一般にはこれらを独立に制御することができず、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができないという問題点があった。
【００１２】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、初期状態でＴＥ・ＴＭモード間に中心波長差がある場合や、光照射による等価屈折率変化に偏光依存性がある場合においても、ＴＥモードとＴＭモードを同時にＩＴＵグリッドに合わせることが可能な波長合分波光回路及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、様々な研究を重ねた結果、ＴＥモードとＴＭモードを同時に制御可能な波長合分波光回路及びその製造方法を見いだした。
ここで、アレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を例にとり、最も一般的な、等価屈折率と光照射による屈折率変化に偏光依存性がある場合の波長制御法について説明する。
【００１４】
一般に、ＴＥモードの等価屈折率をｎTE、ＴＭモードの等価屈折率をｎTMとすると、制御前の中心波長λはそれぞれのモードについて次式で表される。
λTE＝ｎTE・ΔＬ／ｍ      ……（５）
λTM＝ｎTM・ΔＬ／ｍ      ……（６）
式（５）と式（６）の差を、制御前のＴＥ・ＴＭモード間中心波長差Δλと定義すると、この中心波長差Δλは次式で表される。
Δλ＝λTM−λTE          ……（７）
【００１５】
このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路に対して、図１８に示すように、アレイ導波路１に三角形状の光照射領域１９を設け、各導波路への光照射長さがアレイ導波路１の外側ほど長くなるように設定する。このときの隣り合った導波路間の照射長さの差をδＬとする。また、各導波路のコアまたはクラッドは光誘起屈折率変化を有するものとし、光照射によるＴＥモードの等価屈折率変化をΔｎTE、ＴＭモードの等価屈折率変化をΔｎTMとする。
【００１６】
このような光照射によりアレイ導波路１に光路長差ΔｎTE・δＬ、ΔｎTM・δＬが付与される結果、中心波長λは次式に示すように変化する。
λTE'＝（ｎTE・ΔＬ＋ΔｎTE・δＬ）／ｍ    ……（８）
λTM'＝（ｎTM・ΔＬ＋ΔｎTM・δＬ）／ｍ    ……（９）
ここで、式（８）と式（９）の差を制御後のＴＥ・ＴＭモード間中心波長差Δλ’と定義すると、この中心波長差Δλ’は次式で表される。
Δλ’＝λTM'−λTE'                ……（１０）
【００１７】
図１９は光照射前後の中心波長λの変化ダイアグラムを示す図であり、中心波長λの変位量δλは、各モードについて式（５）と式（８）の差及び式（６）と式（９）の差として次式で表される。
δλTE＝λTE'−λTE＝ΔｎTE・δＬ／ｍ          ……（１１）
δλTM＝λTM'−λTM＝ΔｎTM・δＬ／ｍ          ……（１２）
ここで、式（１１）と式（１２）の平均値を中心波長λの平均変位量δλと定義し、式（１１）と式（１２）の差をＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）と定義すると、平均変位量δλ及び変位量δ（Δλ）は次式で表される。
δλ＝（δλTE＋δλTM）／２＝Δｎ・δＬ／ｍ    ……（１３）
δ（Δλ）＝Δλ’−Δλ＝ΔＢ・δＬ／ｍ        ……（１４）
ただし、Δｎは平均屈折率変化、ΔＢは複屈折率変化であり、これらは次式で表される。
Δｎ＝（ΔｎTE＋ΔｎTM）／２        ……（１５）
ΔＢ＝ΔｎTE−ΔｎTM                ……（１６）
【００１８】
ここで、平均屈折率変化Δｎ及び複屈折率変化ΔＢに、ある光照射条件を与え、δＬを媒介変数としてδλ−δ（Δλ）平面を考えると、式（１３）及び式（１４）は、図２０に示すように、傾きΔＢ／Δｎの直線２０で表わされ、中心波長の平均変位量δλとＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）との比は、一定値ΔＢ／Δｎになることがわかる。
【００１９】
特別な場合として、ΔＢ＝０、すなわち光照射による等価屈折率変化量が偏光に依存しない場合を考えると、式（１４）によりＴＥ・ＴＭモード間中心波長差は変化しないことがわかる。これにより、制御前の初期状態において中心波長はＴＥモードとＴＭモードとで一致していなければならないことがわかる。
言い換えると、初期状態においてＴＥ・ＴＭモード間中心波長差がゼロであり尚且つ光照射による等価屈折率変化量が偏光に依存しない場合には、ＴＥモード、ＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる。
しかしながら、前述のように中心波長の平均変位量δλとＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（△λ）の比が一定値に限定されているため、一般的にはこれらを独立に制御することはできず、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることはできない。
【００２０】
本発明の波長合分波光回路の波長制御方法は、２つの光照射領域にそれぞれ異なった条件で光照射を行うものである。平均屈折率変化△ｎと複屈折変化△Ｂの比は、第１の光照射と第２の光照射において異なった値を持つ。
すなわち、本発明の本質は、図２０のδλ−δ（△λ）平面において、傾き△Ｂ／△ｎの異なる２つの直線を組み合わせることにある。これにより、中心波長の平均変位量δλとＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（△λ）はそれぞれ独立に制御することが可能となり、初期状態でＴＥ・ＴＭモード間に中心波長差があり、光照射による等価屈折率変化量に偏光依存性がある場合にもＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることが可能になる。
【００２１】
本発明者等は、上記の知見に基づき、次の様な波長合分波光回路及びその製造方法を提供した。
すなわち、請求項１記載の波長合分波光回路は、光波を複数の光路に分岐させた後に合流させ干渉させることにより、前記光波をその波長により合波・分波する波長合分波光回路において、分岐された各光路にエネルギーの異なる光を照射して形成された複数の光照射領域を有し、該光照射領域各々における屈折率変化と複屈折率変化との比が互いに異なっており、前記複数の光照射領域各々における屈折率の変化と複屈折率の変化を合成してＴＥとＴＭモードの中心波長を定められた基準波長に合わせたことを特徴としている。
【００２２】
請求項２記載の波長合分波光回路は、請求項１記載の波長合分波光回路において、前記複数の光路をアレイ導波路回折格子のアレイ導波路とし、該アレイ導波路に光照射した複数の光照射領域を形成してなることを特徴としている。
【００２３】
請求項３記載の波長合分波光回路は、請求項１記載の波長分波光回路において前記複数の光路をマッハ・ツェンダー干渉計型光回路のアーム部とし、このアーム部に光照射した複数の光照射領域を形成してなることを特徴としている。
【００２４】
請求項４記載の波長合分波光回路は、  光波を光路内を周回あるいは往復させて共振させることにより、前記光波をその波長により合波・分波する波長合分波光回路において、前記光路に光を照射して形成された長さの異なる複数の光照射領域を有し、該光照射領域各々における屈折率変化と複屈折率変化との比が互いに異なっており、前記複数の光照射領域各々における屈折率の変化と複屈折率の変化を合成してＴＥとＴＭモードの中心波長を定められた基準波長に合わせたことを特徴としている。
【００２５】
請求項５記載の波長合分波光回路は、請求項４記載の波長合分波光回路において、前記光路をリング導波路とし、該リング導波路に光照射した複数の光照射領域を形成してなることを特徴としている。
【００２６】
請求項６記載の波長合分波光回路は、請求項4記載の波長合分波光回路において前記光路を共振器内導波路とし、この共振器内導波路に光照射した複数の光照射領域を形成してなることを特徴としている。
【００２７】
請求項７記載の波長合分波光回路は、請求項１ないし6のいずれか１項記載の波長合分波光回路において、前記光路のコアまたはクラッドを、ゲルマニウム添加石英系ガラス、酸化窒化珪素、ポリイミド系高分子材料、ポリシラン系高分子材料のいずれかにより構成したことを特徴としている。
【００２８】
請求項８記載の波長合分波光回路は、光波を光路を伝搬させることにより、その波長により合波・分波する波長合分波光回路の製造方法において、前記光路の複数の領域それぞれに強度の異なる光を照射することにより、前記光路に屈折率変化と複屈折率変化との比が互いに異なっており、前記複数の光照射領域各々における屈折率の変化と複屈折率の変化を合成してＴＥとＴＭモードの中心波長を定められた基準波長に合わせた複数の光照射領域を形成することを特徴としている。
【００２９】
請求項９記載の波長合分波光回路は、請求項８記載の波長合分波光回路において前記光が、紫外線またはＸ線のいずれかであることを特徴としている。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の波長合分波光回路及びその製造方法の各実施形態について図面に基づき説明する。
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図であり、図において、３１はアレイ導波路１に形成され光を照射した際に平均屈折率変化がΔｎ1、複屈折率変化がΔＢ1となる三角形状の第１の光照射領域、３２はアレイ導波路１に第１の光照射領域２１に近接して形成され光を照射した際に平均屈折率変化がΔｎ2、複屈折率変化がΔＢ2となる三角形状の第２の光照射領域である。
【００３３】
この第１の光照射領域３１及び第２の光照射領域３２それぞれの底辺は、共にアレイ導波路１の外側に位置している。
このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路は、チャンネル数が１６、チャンネル間隔が１００ＧＨｚ、回折次数ｍが５０〜７０、光路長差が５０〜１００μｍとなるように設定されており、アレイ導波路１の本数は数１０〜１００本程度である。
【００３４】
このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路の出力導波路５は、図２に示すように、シリコン基板３３上に下層クラッド層３４が形成され、この下層クラッド層３４上の光導波路を形成すべき部分にコア３５が形成され、この下層クラッド層３４及びコア３５の上に上層クラッド層３６が形成されている。
【００３５】
下層クラッド層３４及び上層クラッド層３６の組成は石英系ガラスであり、コア３５の組成はゲルマニウム添加石英系ガラスである。このコア３５とクラッド３４、３６の比屈折率差は０．３〜１％程度に設定されている。また、下層クラッド層３４と上層クラッド層３６の膜厚はそれぞれ１０〜１５μｍであり、コア３５の断面の大きさは４μｍ×４μｍ〜６μｍ×６μｍである。
【００３６】
次に、このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路の作用について図３及び図４に基づき説明する。
図３に示すように、第１の光照射領域３１に、平均屈折率変化Δｎ1、複屈折率変化ΔＢ1となるように光３７を照射したとき、この第１の光照射領域３１の底辺の長さＬ1を変えてδＬ1を変化させることにより、図４に示すように、中心波長の平均変位量δλ及びＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）が直線４１の第１象限部分を移動する。
【００３７】
また、第２の光照射領域３２に、平均屈折率変化Δｎ2、複屈折率変化ΔＢ2となるように光３８を照射したとき、この第２の光照射領域３２の底辺の長さＬ2を変えてδＬ2を変化させることにより、中心波長の平均変位量δλ及びＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）が直線４２の第１象限部分を移動する。
【００３８】
したがって、第１の光照射領域３１及び第２の光照射領域３２にそれぞれ光照射をおこなったとき、第１の光照射領域３１及び第２の光照射領域３２それぞれの底辺の長さを変えてδＬ1、δＬ2を調節することで、図４において直線４１〜４４で描かれた平行四辺形４５内の任意の（δλ、δ（Δλ））の組み合わせを実現することができる。
このように、第１の光照射領域３１及び第２の光照射領域３２それぞれに照射する光の強度を変えることにより、平均屈折率変化Δｎと複屈折率変化ΔＢの比ΔＢ／Δｎ、すなわち直線４１、４２の傾きを制御することができる。
【００３９】
次に、このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路の製造方法について図３に基づき説明する。
まず、アレイ導波路１上に膜厚１μｍ程度のアルミニウムを蒸着し、このアルミニウム膜の第１の光照射領域３１及び第２の光照射領域３２に対応する部分を三角形状に除去する。ここで、除去した第１の三角形５１、第２の三角形５２の底辺の長さはともに２ｍｍである。
【００４０】
次いで、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを用いて、第１の三角形５１にパルスエネルギーが２２ｍＪ／ｃｍ2の紫外線を、第２の三角形５２にパルスエネルギーが７０ｍＪ／ｃｍ2の紫外線をそれぞれ照射する。なお、パルス周波数は１００Ｈｚ、照射時間は３０分である。
このとき得られる中心波長の平均変位量はδλ＝０．３８ｎｍ、ＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量はδ（Δλ）＝０．０６ｎｍであり、これは図４の点Ａに対応する。
【００４１】
本実施形態によれば、中心波長の平均変位量δλとＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）をそれぞれ独立に制御することができ、初期状態でＴＥ・ＴＭモード間に中心波長差がある場合や、光照射による等価屈折率変化量に偏光依存性がある場合においても、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる。
【００４２】
したがって、光導波路に光照射を行なうことによりＴＥモード・ＴＭモードの中心波長をそれぞれ独立に制御し、ＴＥモード・ＴＭモード双方の中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせたアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を提供することができる。
【００４３】
［第２の実施形態］
図５は本発明の第２の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図であり、このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路が上述した第１の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路と異なる点は、第１の光照射領域３１の底辺がアレイ導波路１の内側に、第２の光照射領域３２の底辺がアレイ導波路１の外側にそれぞれ位置している点であり、その他の構成は第１の実施形態と全く同様である。
【００４４】
このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路では、第１の光照射領域３１が逆向きであるため、図４に示す平行四辺形４６になる。
本実施形態においても、第１の実施形態と全く同様に、中心波長の平均変位量δλとＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）をそれぞれ独立に制御することができ、初期状態でＴＥ・ＴＭモード間に中心波長差がある場合や、光照射による等価屈折率変化量に偏光依存性がある場合においても、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる。
【００４５】
［第３の実施形態］
図６は本発明の第３の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図であり、このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路が上述した第１の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路と異なる点は、第１の光照射領域３１の底辺がアレイ導波路１の外側に、第２の光照射領域３２の底辺がアレイ導波路１の内側にそれぞれ位置している点であり、その他の構成は第１及び第２の実施形態と全く同様である。
【００４６】
このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路では、第２の光照射領域３２が逆向きであるため、図４に示す平行四辺形４７になる。
本実施形態においても、第１及び第２の実施形態と全く同様に、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる。
【００４７】
［第４の実施形態］
図７は本発明の第４の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図であり、このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路が上述した第１の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路と異なる点は、第１の光照射領域３１及び第２の光照射領域３２それぞれの底辺が、共にアレイ導波路１の内側に位置している点であり、その他の構成は第１〜第３の実施形態と全く同様である。
【００４８】
このアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路では、第１の光照射領域３１及び第２の光照射領域３２が逆向きであるため、図４に示す平行四辺形４８になる。
本実施形態においても、第１〜第３の実施形態と全く同様に、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる。
【００４９】
以上説明したように、第１の実施形態〜第４の実施形態を適当に選択することにより、図４に示す大きな平行四辺形ＡＢＣＤ内の任意の（δλ、δ（Δλ））の組み合わせを実現することができる。
すなわち、波長制御前におけるＩＴＵグリッドからの中心波長のズレが平行四辺形ＡＢＣＤ内の任意のδλであり、ＴＥ・ＴＭモード間中心波長差が平行四辺形ＡＢＣＤ内の任意のδ（Δλ）であるようなアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路の波長を制御することにより、ＩＴＵグリッドからの中心波長のズレとＴＥ・ＴＭモード間中心波長差を同時にゼロにすることができる。
【００５０】
［第５の実施形態］
図８は本発明の第５の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図であり、図において、５１は長い方のアーム６ａに形成され光を照射した際に平均屈折率変化がΔｎ1、複屈折率変化がΔＢ1となる長さＬ1の第１の光照射領域、５２は長い方のアーム６ａに第１の光照射領域５１に近接して形成され光を照射した際に平均屈折率変化がΔｎ2、複屈折率変化がΔＢ2となる長さＬ2の第２の光照射領域である。
【００５１】
このマッハ・ツェンダー型光回路の作用は、上述した第１の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路と全く同様であるから、説明を省略する。
このマッハ・ツェンダー型光回路を製造するには、長い方のアーム６ａ上にアルミニウムを蒸着し、このアルミニウム膜の第１の光照射領域５１及び第２の光照射領域５２に対応する部分を、それぞれ所定の長さ除去する。
次いで、ＡｒＦエキシマレーザ等を用いて、第１の光照射領域５１に対応するアーム６ａの部分及び第２の光照射領域５２に対応するアーム６ａの部分に、パルスエネルギーが異なる紫外線をそれぞれ照射する。
【００５２】
本実施形態によれば、中心波長の平均変位量δλとＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）をそれぞれ独立に制御することができ、初期状態でＴＥ・ＴＭモード間に中心波長差がある場合や、光照射による等価屈折率変化量に偏光依存性がある場合においても、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる。
【００５３】
したがって、光導波路に光照射を行なうことによりＴＥモード・ＴＭモードの中心波長をそれぞれ独立に制御し、ＴＥモード・ＴＭモード双方の中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせたマッハ・ツェンダー型光回路を提供することができる。
【００５４】
［第６の実施形態］
図９は本発明の第６の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図であり、このマッハ・ツェンダー型光回路が上述した第５の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路と異なる点は、第１の光照射領域５１を短い方のアーム６ｂに形成した点であり、その他の構成は第５の実施形態と全く同様である。
【００５５】
このマッハ・ツェンダー型光回路の作用は、上述した第２の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路と全く同様であるから、説明を省略する。
また、このマッハ・ツェンダー型光回路の製造方法は、上述した第５の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路の製造方法と全く同様である。
本実施形態においても、第５の実施形態と全く同様に、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる。
【００５６】
［第７の実施形態］
図１０は本発明の第７の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図であり、このマッハ・ツェンダー型光回路が上述した第５の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路と異なる点は、第２の光照射領域５２を短い方のアーム６ｂに形成した点であり、その他の構成は第５の実施形態と全く同様である。
【００５７】
このマッハ・ツェンダー型光回路の作用は、上述した第３の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路と全く同様であるから、説明を省略する。
また、このマッハ・ツェンダー型光回路の製造方法は、上述した第５の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路の製造方法と全く同様である。
本実施形態においても、第５及び第６の実施形態と全く同様に、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる。
【００５８】
［第８の実施形態］
図１１は本発明の第８の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図であり、このマッハ・ツェンダー型光回路が上述した第５の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路と異なる点は、第１の光照射領域５１及び第２の光照射領域５２を、共に短い方のアーム６ｂに形成した点であり、その他の構成は第５の実施形態と全く同様である。
【００５９】
このマッハ・ツェンダー型光回路の作用は、上述した第４の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路と全く同様であるから、説明を省略する。
また、このマッハ・ツェンダー型光回路の製造方法は、上述した第５の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路の製造方法と全く同様である。
本実施形態においても、第５〜第７の実施形態と全く同様に、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる。
【００６０】
［第９の実施形態］
図１２は本発明の第９の実施形態のリング共振器型光回路を示す平面図であり、図において、６１はリング導波路１３に形成され光を照射した際に平均屈折率変化がΔｎ1、複屈折率変化がΔＢ1となる長さＬ1の第１の光照射領域、６２はリング導波路１３に第１の光照射領域６１に近接して形成され光を照射した際に平均屈折率変化がΔｎ2、複屈折率変化がΔＢ2となる長さＬ2の第２の光照射領域である。
【００６１】
このリング共振器型光回路では、第１の光照射領域６１に平均屈折率変化がΔｎ1、複屈折率変化がΔＢ1となるように光を照射したとき、照射領域の長さＬ1を変化させることにより、中心波長の平均変位量δλ及びＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）が図４に示す直線４１の第１象限部分を移動する。
また、第２の光照射領域６２に平均屈折率変化がΔｎ2、複屈折率変化がΔＢ2となるように光を照射したとき、照射領域の長さＬ2を変化させることにより、中心波長の平均変位量δλ及びＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）が図４に示す直線４２の第１象限部分を移動する。
【００６２】
したがって、第１の光照射領域６１及び第２の光照射領域６２それぞれに光照射を行なったとき、照射領域の長さＬ1、Ｌ2を調整することで、図４において直線４１〜４４で描かれた平行四辺形４５内の任意の（δλ、δ（Δλ））の組み合わせを実現することができる。
【００６３】
すなわち、波長制御前におけるＩＴＵグリッドからの中心波長のズレが直線４１〜４４で描かれた平行四辺形４５内の任意のδλであり、ＴＥ・ＴＭモード間中心波長差が直線４１〜４４で描かれた平行四辺形４５内の任意のδ（Δλ）であるようなリング共振器型光回路の波長を制御することにより、ＩＴＵグリッドからの中心波長のズレとＴＥ・ＴＭモード間中心波長差を同時にゼロにすることができる。
【００６４】
［第１０の実施形態］
図１３は本発明の第１０の実施形態のファブリ・ペロー共振器型光回路を示す平面図であり、図において、７１は直線導波路１６に形成され光を照射した際に平均屈折率変化がΔｎ1、複屈折率変化がΔＢ1となる長さＬ1の第１の光照射領域、７２は直線導波路１６に第１の光照射領域７１に近接して形成され光を照射した際に平均屈折率変化がΔｎ2、複屈折率変化がΔＢ2となる長さＬ2の第２の光照射領域である。
【００６５】
このファブリ・ペロー共振器型光回路の作用は、上述した第９の実施形態のリング共振器型光回路と全く同様であるから、説明を省略する。
本実施形態においても、第９の実施形態のリング共振器型光回路と全く同様に、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる。
【００６６】
以上、本発明の波長合分波光回路及びその製造方法の各実施形態について図面に基づき説明してきたが、具体的な構成は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計の変更等が可能である。
第１の実施形態では、下層クラッド層３４及び上層クラッド層３６の組成を石英系ガラス、コア３５の組成をゲルマニウム添加石英系ガラスとしたが、コア３５をゲルマニウム添加石英系ガラス以外の組成、例えば、酸化窒化珪素、ポリイミド系高分子材料、ポリシラン系高分子材料等により構成し、下層クラッド層３４及び上層クラッド層３６をコア３５より屈折率の小さな組成により構成してもよい。
また、アレイ導波路１に第１の光照射領域３１及び第２の光照射領域３２を形成する際に、パルスエネルギーが異なる紫外線を照射したが、紫外線以外にＸ線を用いても同様の効果を奏することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明の波長合分波光回路によれば、中心波長の平均変位量δλとＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）をそれぞれ独立に制御することができ、初期状態でＴＥ・ＴＭモード間に中心波長差がある場合や、光照射による等価屈折率変化量に偏光依存性がある場合においても、ＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる。
【００６８】
したがって、光導波路に光照射を行なうことによりＴＥモード・ＴＭモードの中心波長をそれぞれ独立に制御し、ＴＥモード・ＴＭモード双方の中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせた波長合分波光回路を提供することができる。
【００６９】
また、本発明の波長合分波光回路の製造方法によれば、特殊な装置等を用いることなく、しかも容易に、中心波長の平均変位量δλとＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量δ（Δλ）をそれぞれ独立に制御することでＴＥモードとＴＭモードの中心波長を同時にＩＴＵグリッドに合わせることができる波長合分波光回路を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】  本発明の第１の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路の作用及び製造方法を示す図である。
【図４】  本発明の第１の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路の作用を示す図である。
【図５】  本発明の第２の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図である。
【図６】  本発明の第３の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図である。
【図７】  本発明の第４の実施形態のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図である。
【図８】  本発明の第５の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図である。
【図９】  本発明の第６の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図である。
【図１０】  本発明の第７の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図である。
【図１１】  本発明の第８の実施形態のマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図である。
【図１２】  本発明の第９の実施形態のリング共振器型光回路を示す平面図である。
【図１３】  本発明の第１０の実施形態のファブリ・ペロー共振器型光回路を示す平面図である。
【図１４】  従来のアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図である。
【図１５】  従来のマッハ・ツェンダー型光回路を示す平面図である。
【図１６】  従来のリング共振器型光回路を示す平面図である。
【図１７】  従来のファブリ・ペロー共振器型光回路を示す平面図である。
【図１８】  従来のアレイ導波路に光照射領域を設けたアレイ導波路回折格子型波長合分波光回路を示す平面図である。
【図１９】  光照射前後の中心波長の変化ダイアグラムを示す図である。
【図２０】  中心波長の平均変位量とＴＥ・ＴＭモード間中心波長差の変位量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  アレイ導波路
２  スラブ導波路
３  スラブ導波路
４  入力導波路
５  出力導波路
６  １対のアーム
６ａ  長い方のアーム
６ｂ  短い方のアーム
７  ３ｄＢカプラ
８  ３ｄＢカプラ
９  入力導波路
１０  出力導波路
１３  リング導波路
１４  入力導波路
１５  出力導波路
１６  直線導波路
１７、１８  共振ミラー
１９  光照射領域
２０  直線
３１  第１の光照射領域
３２  第２の光照射領域
３３  シリコン基板
３４  下層クラッド層
３５  コア
３６  上層クラッド層
３７、３８  光
４１〜４４  直線
４５〜４８  平行四辺形
５１  第１の光照射領域
５２  第２の光照射領域
６１  第１の光照射領域
６２  第２の光照射領域
７１  第１の光照射領域
７２  第２の光照射領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003698913.tif 000004
【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】
0003698913.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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