(57)【要約】【課題】  波長合分波器及び光集積回路装置に関し、素子サイズの増大の抑制とスペクトル平坦性の向上を両立するとともに、光出力のモニタリングを可能にする。【解決手段】  光路長の異なる２本のアーム導波路を対向させて入力端側と出力端側に光カプラを形成した第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の相対的に光路長が短いアーム導波路にアド側とドロップ側とで光結合効率が非対称なアド・ドロップ型リング共振器を結合するとともに、前記一方の光カプラを介して前記第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の光路長差の１／２の光路長差の第２の遅延マッハ・ツェンダ干渉計及び第３の遅延マッハ・ツェンダ干渉計をカスケード接続する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光路長の異なる２本のアーム導波路を対向させて入力端側と出力端側に光カプラを形成した第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計と、
前記相対的に光路長が短いアーム導波路の光結合されたアド・ドロップ型リング共振器と、
前記第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の一方の光カプラを介してカスケード接続され、前記第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の光路長差の１／２の光路長差の第２の遅延マッハ・ツェンダ干渉計及び第３の遅延マッハ・ツェンダ干渉計と、
前記第２の遅延マッハ・ツェンダ干渉計及び第３の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の一方に設けられた第１の位相シフタと、
を少なくとも備え、
前記アド・ドロップ型リング共振器のアドポート側の光結合率が、ドロップポート側への光結合率の１０倍〜３０倍であることを特徴とする波長合分波器。
【請求項２】
前記アドポート側の光結合率が、６５％以上であり、且つ、ドロップポート側の光結合率が６．５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の波長合分波器。
【請求項３】
前記ドロップポートの出力端にモニター用受光器を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の波長合分波器。
【請求項４】
前記アド・ドロップ型リング共振器の少なくとも一部を投影的に覆うように加熱部材を設けたことを特徴とする請求項３に記載の波長合分波器。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の波長合分波器と、
前記波長合分波器のカスケード接続を構成する最終段の各遅延マッハ・ツェンダ干渉計の出力端に受光器を接続して形成した受光器アレイと
を備えたことを特徴とする光集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は波長合分波器及び光集積回路装置に関するものであり、例えば、光通信や光インターコネクトで用いる波長合分波器及び光集積回路装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量インターコネクトに向けた有望な技術として、Ｓｉフォトニクスが注目を集めている。Ｓｉフォトニクス技術の主な利点は光配線の断面積が数百ｎｍ角であるため、高密度集積が可能になることが挙げられる。また、Ｓｉチップ内で波長多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）により、光配線１本当りの伝送容量向上が期待できること等が挙げられる。
【０００３】
Ｓｉチップ内でＷＤＭ光信号を送受信するためには、光源、光変調器及び受光器とともに、波長合分波器が必要となる。この波長合分波器はＷＤＭ光信号を必要に応じて合波・分波させるものである。この場合、波長合分波器に求められる特性としては、低損失性、低チャネル間偏差に加え、スペクトル平坦性が挙げられる。
【０００４】
これらの条件を満たす素子構造として、遅延マッハ・ツェンダ干渉計（ＤＭＺＩ：Ｄｅｌａｙｅｄ  Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）を多段にカスケード接続した波長合分波器が報告されている。米国インテル社では、ＤＭＺＩ型合分波器を報告している（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
ここで、図１１を参照して、従来技術を用いて形成した1×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波器を説明する。図１１は従来技術を用いて形成した1×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波器の概念的平面図であり、光路長の異なる２本のアーム導波路８１１，８２１を対向させて入力端側と出力端側に光カプラ８３１、８４１を形成してＤＭＺＩ８０１を形成する。光路長の長いアーム導波路８２１は、光路長の短いアーム導波路８１１に対して遅延導波路となる。
【０００６】
第１ステージのＤＭＺＩ８０１に対して２つのＤＭＺＩ８０２，８０３をカスケード接続した２段ステージのＤＭＺＩで波長合分波器を構成する。この時、２つのＤＭＺＩ８０２，８０３の光路長差は、第１のＤＭＺＩ８０１の光路長差の１／２とするとともに、一方のＤＭＺＩ８０３に位相を制御する位相シフタ８５３を設けて第２のＤＭＺＩ８０２に対してπ／２(＝λ／４)の位相差を形成する。なお、この位相シフタ８５３は一般的には単に導波路長を調整して形成するほか、導波路幅をテーパ状に変化させて形成することもできる。
【０００７】
このような２段ステージ構造のＤＭＺＩで波長合分波器は、良好な合分波特性が得られるものの、スペクトル形状は放物線関数的になり、スペクトル平坦性は原理的に得られないという問題がある。
【０００８】
そこで、このような問題を解消するために、米国ＩＢＭ社は、光路長差の異なるＤＭＺＩを助長に接続し、各ＤＭＺＩにおける光結合率ｋｉを適正化し、スペクトル平坦性を得ることを提案している（例えば、非特許文献２参照）。ここで、図１２を参照して、提案による改良型波長合分波器を説明する。
【０００９】
図１２は、提案による改良型波長合分波器の概念的平面図であり、第１ステージのＤＭＺＩ８０１に対して、光路長差が第１ステージのＤＭＺＩ８０１より大きく且つ互いに位相差を有する２つのＤＭＺＩ８０４，８０５を直列に接続する。また、第２ステージの２つのＤＭＺＩ８０２，８０３にもそれぞれ光路長差が第２ステージのＤＭＺＩ８０２，８０３より大きく且つ互いに位相差を有する２つのＤＭＺＩ８０６，８０７を直列に接続する。なお、ＤＭＺＩ８０５及びＤＭＺＩ８０７には位相シフタ８５５，８５７が形成されている。ここで、各光カプラ８３１〜８３３，８４１〜８４７の光結合係数ｋを図に示すように設定することによってスペクトル平坦性を得ている。
【００１０】
また、ＤＭＺＩの光路長の短い方のアーム導波路にリング共振器を光結合させて、オールパス型リング共振器（ＡＰ−ＭＲＲ：Ａｌｌ−Ｐａｓｓ ＭｉｃｒｏＲｉｎｇ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）を構成することによって、スペクトル平坦性が得られることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
図１３は、従来のオールパス型リング共振器の説明図であり、図１３（ａ）は概念的平面図であり、図１３（ｂ）は光カプラからの光出力特性の説明図である。図１３（ａ）に示すように、光路長の異なる２本のアーム導波路９１，９２を対向させて入力端側と出力端側に光カプラ９３，９４を形成したＤＭＺＩ９０の光路長の短いアーム導波路９１にリング共振器９６を光結合してＡＰ−ＭＲＲを形成する。光カプラ９３の入力ポートに複数の波長λ１〜λ６を含む波長多重光を入射すると、光カプラ９４の２つの出力ポートから、１チャネル毎に振り分けられてλ１，λ３，λ５及λ２，λ４，λ６として出力される。
【００１２】
また、図１３（ｂ）に示すように、ほぼ全波長に対して平坦な透過スペクトル特性を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−２９８２２２号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】ＯＳＡ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．３３，ｎｏ．５，ｐｐ.５３０−５３２、２００８年３月
【非特許文献２】国際会議ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ，２０１０，ＯＷＪ３，２０１０年３月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、図１１に示す波長合分波器の場合には、上述のようにスペクトル平坦性が原理的に得られないという問題がある。また、図１２に示す改良型の波長号分波器はスペクトル平坦性は得られるものの、各ＤＭＺＩ段の光カプラにおける光結合率ｋの制御点数が多いほか、ＤＭＺＩの数が必然的に増え、素子サイズが増すという問題がある。
【００１６】
さらに、場合によっては、素子加工精度に伴う変形による特性劣化を補正する必要性が出てくるが特性劣化を補正するために、光出力のモニタリングが必要になる。しかし、過去の報告例の場合、モニタリングを行うことが極めて困難であり、実用上問題となる。
【００１７】
また、図１３に示したＡＰ−ＭＲＲも単独では、波長の異なる複数の光信号を合成して波長多重光を生成するとともに、波長多重光を分波して各波長毎の光信号を生成する波長合分波器としての機能を実現することはできないという問題がある。また、このＡＰ−ＭＲＲをカスケード接続したとしても、スペクトル平坦性と低クロストーク特性を実現するための条件設定が非常に困難であるという問題がある。
【００１８】
したがって、波長合分波器及び光集積回路装置において、素子サイズの増大の抑制とスペクトル平坦性の向上を両立するとともに、光出力のモニタリングを可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
開示する一観点からは、光路長の異なる２本のアーム導波路を対向させて入力端側と出力端側に光カプラを形成した第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計と、前記相対的に光路長が短いアーム導波路に光結合されたアド・ドロップ型リング共振器と、前記第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の一方の光カプラを介してカスケード接続され、前記第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の光路長差の１／２の光路長差の第２の遅延マッハ・ツェンダ干渉計及び第３の遅延マッハ・ツェンダ干渉計と、前記第２の遅延マッハ・ツェンダ干渉計及び第３の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の一方に設けられた第１の位相シフタと、を少なくとも備え、前記アド・ドロップ型リング共振器のアドポート側の光結合率が、ドロップポート側への光結合率の１０倍〜３０倍であることを特徴とする波長合分波器が提供される。
【００２０】
また、開示する別の観点からは、上述の波長合分波器と、前記波長合分波器のカスケード接続を構成する最終段の各遅延マッハ・ツェンダ干渉計の出力端に受光器を接続して形成した受光器アレイとを備えたことを特徴とする光集積回路装置が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
開示の波長合分波器及び光集積回路装置によれば、素子サイズの増大の抑制とスペクトル平坦性の向上を両立と、光出力のモニタリングが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に至る前の検討例の説明図である。
【図２】検討例の波長合分波器の透過スペクトル特性図である。
【図３】本発明の実施の形態の波長合分波器の説明図である。
【図４】本発明の実施例１の波長合分波器の概念的平面図である。
【図５】本発明の実施例１の波長合分波器の製造工程の説明図である。
【図６】本発明の実施例２の波長合分波器の概念的平面図である。
【図７】本発明の実施例３の光集積回路装置の概念的平面図である。
【図８】ヒータの説明図である。
【図９】モニターの原理及び透過スペクトル特性の説明図である。
【図１０】１つのチャネルの透過スペクトル特性とクロストークの改善効果の説明図である。
【図１１】従来技術を用いて形成した1×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波器の概念的平面図である。
【図１２】提案による改良型波長合分波器の概念的平面図である。
【図１３】従来のオールパス型リング共振器の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
ここで、図１乃至図３を参照して、本発明の実施の形態の波長合分波器を説明する。図１は、本発明に至る前の検討例の説明図であり。ここでは、図１３に関して説明したＡＰ−ＭＲＲを用いた波長合分波器について検討した。図１は、検討例の説明図であり、図１（ａ）は検討例の波長合分波器の概念的平面図であり、図１（ｂ）は、アンチレゾナンス条件の説明図である。
【００２４】
図１（ａ）に示すように、第１ステージのＤＭＺＩ８０１にリング共振器８６を光結合してＡＰ−ＭＲＲを形成するとともに、カスケード接続する第２ステージのＤＭＺＩ８０２，８０３を従来と同じ構造にしたものである。この場合、第１ステージのＤＭＺＩ８０１とＡＰ−ＭＲＲとの光結合は、リング共振器８６のサイズ及び形状で決まる共振（レゾナンス）の影響を受けないようにアンチレゾナンス条件を満たす必要がある。即ち、図１（ｂ）に示すように、ＡＰ−ＭＲＲのＦＳＲ(Ｆｒｅｅ  Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｒａｎｇｅ)をチャネル間隔に合わせ、且つ、その中心波長λＭＲＲをπラジアンシフトさせる必要がある。
【００２５】
このように、第１ステージのＤＭＺＩ８０１とリング共振器８６によるＡＰ−ＭＲＲがアンチレゾナンス条件を満たすと、図２に示すように、放物線型ではなく箱型の平坦な透過スペクトル特性が得られ、その結果、過剰損が生じなくなる。なお、ここでは、チャネル間隔を４００ＧＨｚとし、光結合効率ｋＭＡを０.７５とした計算例を示している。
【００２６】
しかし、図１（ａ）に示した構造の波長合分波器は、作製段階でＤＭＺＩ８０１とリング共振器８６との間に一定の位相誤差が生じると、透過スペクトル特性の劣化が避けられないという問題がある。さらに、入力チャネルからの光導波路が全て出力チャネルにつながっているため、合分波特性をモニターすることは極めて困難である。そのため、位相差が発生している場合に、劣化した透過スペクトル特性を補正することも容易ではない。
【００２７】
そこで、本発明者は鋭意検討の結果、第１ステージのＤＭＺＩに結合するリング共振器をアド・ドロップ型リング共振器（ＡＤ−ＭＲＲ：Ａｄｄ−Ｄｒｏｐ  ＭｉｃｒＲｉｎｇ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）とすることで、上述の問題を解決した。
【００２８】
図３は、本発明の実施の形態の波長合分波器の説明図であり、ここでは、1×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波器として説明する。図３（ａ）は本発明の実施の形態の波長合分波器の概念的平面図であり、図３（ｂ）は、透過スペクトル特性図である。図３（ａ）に示すように、光路長の異なる２本のアーム導波路１１１，１２１を対向させて入力端側と出力端側に光カプラ１３１、１４１を形成してＤＭＺＩ１０１を形成する。光路長の長いアーム導波路１２１は、光路長の短いアーム導波路１１１に対して遅延導波路となり、両者の光路長差によりチャネル間隔が規定される。
【００２９】
本発明においては、光路長の短いアーム導波路１１１にリング導波路からなるリング共振器１６を光結合させるとともに、光路長の短いアーム導波路１１１と対向する側に導波路１７を光結合させてアド・ドロップ型のリング共振器とする。この場合もアンチレゾナンス条件を満たすように設計する。
【００３０】
第１ステージのＤＭＺＩ１０１に対して従来と同様に２つのＤＭＺＩ１０２，１０３をカスケード接続した２段ステージ構造のＤＭＺＩで波長合分波器を構成する。この時、２つのＤＭＺＩ１０２，１０３の光路長差は、第１のＤＭＺＩ１０１の光路長差の１／２とするとともに、一方のＤＭＺＩ１０３に位相を制御する位相シフタ１５３を設けて第２のＤＭＺＩ１０２に対してπ／２(＝λ／４)の位相差を形成する。なお、この位相シフタ１５３は一般的には単に導波路長を調整して形成する。
【００３１】
ここで、光路長の短いアーム導波路１１１とリング共振器１６との光結合効率、即ち、アドポート側の光結合効率ｋＭＡと導波路１７とリング共振器１６との光結合効率、即ち、ドロップポート側の光結合効率ｋＭＢを非対称に設定する。
【００３２】
光結合効率ｋＭＡとは６５％以上とし、光結合効率ｋＭＢは６．５％以下にし、且つ、ｋＭＡ≫１０ｋＭＢに設定する。ｋＭＡ＜１０ｋＭＢの場合には、ドロップポートへの光の取り出しが大きすぎて過剰損が増大するとともに透過スペクトル特性の平坦性が失われる。一方、ｋＭＢは３％よりは大きく設定することが望ましく、ｋＭＢが小さすぎると、ドロップポート側への取り出し量が少なすぎて十分なモニター出力が得られなくなる。
【００３３】
図３（ｂ）は、チャネル間隔を４００ＧＨｚとし、ｋＭＡ＝０．７５（７５％）、ｋＭＢ＝０．０５（５％）に設定した場合の透過スペクトル特性図であり、図２に示した透過スペクトル特性とほぼ同様なスペクトル平坦性が得られることがわかる。また、このＡＤ−ＭＲＲに伴う過剰損失は約０．０５ｄＢに過ぎず、ほとんど合分波特性に影響を与えない。
【００３４】
このように、第１ステージのＤＭＺＩにアド・ドロップ型のリング共振器を光結合してカスケード接続構造の波長合分波器とすることにより、小型サイズで、低損失かつ平坦な透過スペクトル特性を有し、且つ、モニタリングによる波形補正も可能になる。
【００３５】
なお、モニタリングのためには、導波路１７の出力端にフォトダイオード等の受光素子を設ければ良い。また、モニタリングによる波形補正のためには、リング共振器１６の屈折率を変えれば良く、加熱して良いし、紫外線を照射しても良いし、或いは、リング導波路のコア層に電流を注入しても良い。
【００３６】
リング共振器１６を加熱する場合には、Ｔｉ等を用いたヒータパターンをリング共振器１６の上に設ければ良く、パターン形状としては、通常のヒータのような蛇行パターンでも良いし、或いは、リング共振器１６の形状に沿った形状のパターンでも良い。
【００３７】
また、図３（ａ）の場合には、１×４Ｃｈ構成で示しているが、第２ステージの後段に第３ステージのＤＭＺＩ等を更にカスケード接続して多段構造の波長合分波器としても良い。その場合、各ステージに設ける位相シフタ１５３の位相シフト量は、チャネル間隔を均等に分割するように設定する必要がある。
【００３８】
また、最終段のＤＭＺＩの各出力端にフォトダイオード等の受光素子を設けることによって、パッシブ型の光集積回路装置を構成することができる。なお、このような各導波路構造は、一般的には、コア層として単結晶シリコンを用い、クラッド層としてＳｉＯ２を用いる。
【実施例１】
【００３９】
次に、図４及び図５を参照して、本発明の実施例１の波長合分波器を説明する。図４は、本発明の実施例１の波長合分波器の概念的平面図である。図４に示すように、光路長の異なる２本のアーム導波路２１１，２２１を対向させて入力端側と出力端側に光カプラ２３１、２４１を形成してＤＭＺＩ２０１を形成する。ここで、１．５５μｍ近傍の波長でチャネル間隔を４００ＧＨｚとした場合、ＤＭＺＩ２０１の光路長差ＬＤ１を９０μｍとする。
【００４０】
光路長の短いアーム導波路２１１にリング導波路からなるリング共振器２６を光結合させるとともに、光路長の短いアーム導波路２１１と対向する側に導波路２７を光結合させてアド・ドロップ型のリング共振器とする。この場合のリング共振器２６の周回長ＬＭ１を１８０μｍとする。
この場合もアンチレゾナンス条件を満たすように設計し、ｋＭＡ＝０．７５、ｋＭＢ＝０．０５に設定する。
【００４１】
このような光結合率に設定するためには、方向性結合器を形成し、それぞれの結合導波路の間隔を調整するものであり、結合導波路長を１４μｍとした場合、所望の光結合率を得るための結合導波路間の間隔（Ｇａｐ）はそれぞれ０．１６μｍ及び０．３５μｍになる。
【００４２】
また、第１ステージのＤＭＺＩ２０１に対して２つのＤＭＺＩ２０２，２０３をカスケード接続して２段ステージ構造のＤＭＺＩで１×４Ｃｈの波長合分波器を構成する。この時、２つのＤＭＺＩ２０２，２０３の光路長差は、それぞれ４５μｍとし、ＤＭＺＩ２０３に光路長を若干長くした位相シフタ２５３を設けてＤＭＺＩ２０２に対してπ／２(＝λ／４)の位相差を形成する。
【００４３】
次に、図５を参照して、本発明の実施例１の波長合分波器の製造工程を説明するが、ここでは、一つの導波路部の断面構造で説明する。まず、図５（ａ）に示すように、シリコン基板３１上にＳｉＯ２膜３２を介して厚さが０．２５μｍの単結晶シリコン層３３を設けたＳＯＩ基板を準備する。
【００４４】
次いで、図５（ｂ）に示すように、露光プロセスによって幅が０．４８μｍの導波路ストライプ構造のレジストパターン３４を形成し、ドライエッチングを行ってコア層３５を形成してチャネル導波路構とする。次いで、図５（ｃ）に示すように、レジストパターン３４を除去したのち、全面にＳｉＯ２膜３６を堆積することによってクラッド層とする。
【００４５】
なお、図５（ｄ）に示すように、コア層を形成する際に、０．０５μｍの高さのスラブ部３７を残すことによりリブ導波路構造としても良い。このように、コア層３５の両脇にスラブ部３７を形成しておくと、電流注入により導波路の屈折率を変えることができる。
【００４６】
このように、本発明の実施例１においては、第１ステージのＤＭＺＩにリング導波路を光結合してアド・ドロップ型のリング共振器を形成しているので、サイズの小型化と平坦な透過スペクトル特性を両立することができる、且つ、モニタリングも可能になる。
【実施例２】
【００４７】
次に、図６を参照して、本発明の実施例２の波長合分波器を説明するが、この実施例２の波長号分波器は、実施例１の波長合分波器の出力ポートに第３ステージのＤＭＺＩをカスケード接続したものである。
【００４８】
図６は、本発明の実施例２の波長合分波器の概念的平面図であり、実施例１の波長合分波器の第２ステージのＤＭＺＩ２０２，２０３にそれぞれ第３ステージのＤＭＺＩ２０４〜２０７をカスケード接続する。この時、第３ステージのＤＭＺＩ２０４〜２０７の光路長差は第２ステージのＤＭＺＩ２０２，２０３の光路長差の１／２の２２．５μｍとする。また、ＤＭＺＩ２０５に設ける位相シフタ２５５は、ＤＭＺＩ２０４に対して＋π／２の位相差が形成されるようにする。
【００４９】
また、ＤＭＺＩ２０６に設ける位相シフタ２５６は、位相差が−π／４になるように設定し、ＤＭＺＩ２０７に設ける位相シフタ２５７は、位相差が＋π／４になるように設定する。
【００５０】
このように、設定することによって、４００ＧＨｚのチャネル間隔に波長が均等にずれた８つのチャネルを構成することができる。なお、更に多段にカスケード接続する場合には、順次光路長差を１／２にするとともに、各位相シフタによる位相差が順次±１／２だけ細分化するように設定する。
【実施例３】
【００５１】
次に、図７乃至図１０を参照して、本発明の実施例３の光集積回路装置を説明する。図７は本発明の実施例３の光集積回路装置の概念的平面図であり、実施例１の波長合分波器の各出力端にフォトダイオードを接続したものである。また、ここでは、リング導波路上にヒータを設けて屈折率を変化させて位相制御を可能にしている。
【００５２】
図７に示すように、第２ステージのＤＭＺＩ２０２，２０３の各出力ポートにフォトダイオード４０１〜４０４を接続するとともに、ドロップポート側の導波路２７の出力端にもモニター用のフォトダイオード４０５を設けたものである。この場合の各フォトダイオード４０１〜４０５は、各出力ポートのコア層にバッドジョイント結合するようにゲルマニウム層を成長させてｐｉｎ構造のフォトダイオードを形成すれば良い。また、リング共振器２６の上には、投影的に重なるようにヒータ５０を設ける。
【００５３】
図８は、ヒータの説明図であり、図８（ａ）は概略的平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った概略的断面図である。図に示すように、クラッド層となるＳｉＯ２膜３６の上にＴｉパターン５１を形成し、全面を再びＳｉＯ２膜５２で覆ったのち、Ｔｉパターン５１の端部にＡｌコンタクト５３を設けてヒータ５０とする。
【００５４】
このように、ドロップポート側に接続したフォトダイオード４０５を波長制御用モニターとして用いると、ＤＭＺＩ２０１とリング共振器２６との間に意図しない位相ズレが生じても、そのズレを定量的にモニターできる。また、モニターした結果に基づいてヒータ５０に流す電流量を制御することで、位相ズレを補償して劣化したスペクトル特性を補正することができる。なお、加熱により温度が上昇すると屈折率が高くなり、波長が長波長側にシフトする。
【００５５】
図９は、モニターの原理及び透過スペクトル特性の説明図である。図１０（ａ）に示すように、作製工程の位相ズレに応じて透過スペクトル特性が大幅に劣化する。この場合、特性劣化の度合いは、モニター用のフォトダイオード４０５に流れる電流値を観測すれば良い。
【００５６】
アンチレゾナンス条件を満たす場合、フォトダイオード４０５に流れる電流値は最小となるため、図９（ｂ）に示すように、ヒータ５０を駆動してフォトダイオード４０５に流れる電流値が最小になるまで調整する。その結果、図９（ｃ）に示すように、所望の波長合分波特性を得ることができる。つまり、フォトダイオード４０５に流れる電流量が最小になるように制御するだけで、平坦な透過スペクトル特性を得ることができるため、極めて簡便に波形制御を行うことができる。
【００５７】
図１０は、１つのチャネルの透過スペクトル特性とクロストークの改善効果の説明図であり、図１０（ａ）は透過スペクトル特性を示し、図１０（ｂ）は、クロストークを示している。図１０（ａ）に示すように、モニター構造とヒータを設けることにより、製造工程で発生する位相ズレを補償しているので、図１１に示した従来構造の波長合分波器の特性に比べて低損失で平坦な透過スペクトル特性が得られる。
【００５８】
また、図１０（ｂ）に示すクロストークＸＴも、-１ｄＢと-１０ｄＢに対する帯域幅の比で定義されるシェイプファクタは〜０．７４と見積もられ、従来素子の場合と比べて２倍以上大きくなっている。また、透過スペクトル平坦性により、一定値以下のＸＴが得られる帯域幅も広がる。この場合、全チャネルにおけるＸＴが-１０ｄＢ以下となる帯域幅は、本発明素子の場合、２．４ｎｍ（波長間隔の７５％）と見積もられ、従来素子の場合よりは２倍以上大きくなっている。
【００５９】
ここで、実施例１乃至実施例３を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を付す。（付記１）光路長の異なる２本のアーム導波路を対向させて入力端側と出力端側に光カプラを形成した第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計と、前記相対的に光路長が短いアーム導波路に光結合されたアド・ドロップ型リング共振器と、前記第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の一方の光カプラを介してカスケード接続され、前記第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の光路長差の１／２の光路長差の第２の遅延マッハ・ツェンダ干渉計及び第３の遅延マッハ・ツェンダ干渉計と、前記第２の遅延マッハ・ツェンダ干渉計及び第３の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の一方に設けられた第１の位相シフタと、を少なくとも備え、前記アド・ドロップ型リング共振器のアドポート側の光結合率が、ドロップポート側への光結合率の１０倍〜３０倍であることを特徴とする波長合分波器。
（付記２）前記アドポート側の光結合率が、６５％以上であり、且つ、ドロップポート側の光結合率が６．５％以下であることを特徴とする付記１に記載の波長合分波器。
（付記３）前記第２の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の前記カスケード接続の下流側にある光カプラに、前記第２の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の光路長差の１／２の光路長差の第４の遅延マッハ・ツェンダ干渉計及び第５の遅延マッハ・ツェンダ干渉計をカスケード接続するとともに、前記第４の遅延マッハ・ツェンダ干渉計及び第５の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の一方に第２の位相シフタを設け、且つ、前記第３の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の前記カスケード接続の下流側にある光カプラに、前記第３の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の光路長差の１／２の光路長差の第６の遅延マッハ・ツェンダ干渉計及び第７の遅延マッハ・ツェンダ干渉計をカスケード接続するとともに、前記第６の遅延マッハ・ツェンダ干渉計及び第７の遅延マッハ・ツェンダ干渉計に互いに位相シフト量が逆になる第３の位相シフタ及び第４の位相シフタを設けたカスケード接続構造を順次多段に構成することを特徴とする付記１または付記２に記載の波長合分波器。
（付記４）前記ドロップポートの出力端にモニター用受光器を設けたことを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか１に記載の波長合分波器。
（付記５）前記アド・ドロップ型リング共振器の少なくとも一部を投影的に覆うように加熱部材を設けたことを特徴とする付記４に記載の波長合分波器。
（付記６）前記アーム導波路及びアド・ドロップ型リング共振器のコア層がシリコン単結晶からなり、前記コア層を覆うクラッド層がＳｉＯ２からなることを特徴とする付記１乃至付記５のいずれか１に記載の波長合分波器。
（付記７）付記１乃至付記６のいずれか１に記載の波長合分波器と、前記波長合分波器のカスケード接続を構成する最終段の各遅延マッハ・ツェンダ干渉計の出力端に受光器を接続して形成した受光器アレイとを備えたことを特徴とする光集積回路装置。
【符号の説明】
【００６０】
１０１〜１０３  ＤＭＺＩ
１１１〜１１３，１２１〜１２３  アーム導波路
１３１〜１３３，１４１〜１４３  光カプラ
１５３  位相シフタ
１６  リング共振器
１７  導波路
２０１〜２０７  ＤＭＺＩ
２１１〜２１７，２２１〜２２７  アーム導波路
２３１〜２３７，２４１〜２４７  光カプラ
２５３，２５５〜２５７  位相シフタ
２６  リング共振器
２７  導波路
３１  シリコン基板
３２  ＳｉＯ２膜
３３  単結晶シリコン層
３４  レジストパターン
３５  コア層
３６  ＳｉＯ２膜
３７  スラブ部
４０１〜４０５  フォトダイオード
５０  ヒータ
５１  Ｔｉパターン
５２  ＳｉＯ２膜
５３  Ａｌコンタクト
８０１〜８０７  ＤＭＺＩ
８１１〜８１７，８２１〜８２７  アーム導波路
８３１〜８３７，８４１〜８４７  光カプラ
８５３，８５５，８５６，８５７  位相シフタ
８６  リング共振器
９０  ＤＭＺＩ
９１，９２  アーム導波路
９３，９４  光カプラ
９６  リング共振器
【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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【図１２】
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【図１３】
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