(57)【要約】  入力導波路（１２）と、複数の出力導波路（１４−１〜１４−５）からなるアレイ導波路（１５）と、カプラ（１３）と、アレイ導波路（１５）の各々の出力導波路（１４−１〜１４−５）に電圧を印加可能な電極（１６）と、入力導波路（１２）、カプラ（１３）、およびアレイ導波路（１５）の一部が固定されるチップ部（１１）と、を備え、アレイ導波路（１５）は、隣接する出力導波路（１４−１〜１４−５）の間で規定された位相差を生成可能な位相シフタ部（１５１）と、チップ部（１１）によって固定されていない片持ち構造となっている梁部（１５３）と、位相シフタ部（１５１）と梁部（１５３）との間の導波部（１５２）と、に区分けされ、電極（１６）は、アレイ導波路（１５）の梁部（１５３）に対して、隣接する出力導波路（１４−１〜１４−５）同士で互い違いに正負の電圧を印加可能である。
2018011868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の伝送路である入力導波路と、
光の伝送路である複数の出力導波路からなるアレイ導波路と、
前記入力導波路から入力された光を分岐して前記アレイ導波路の前記複数の出力導波路に出力する分岐部と、
前記アレイ導波路の各々の出力導波路に電圧を印加可能な電極と、
前記入力導波路、前記分岐部、および前記アレイ導波路の一部が固定されるチップ部と、
を備え、
前記アレイ導波路は、
隣接する出力導波路の間で規定された位相差を生成可能な位相シフタ部と、
前記複数の出力導波路が光を出射する出射面を含み、前記チップ部によって固定されていない片持ち構造となっている梁部と、
前記位相シフタ部と前記梁部との間の導波部と、
に区分けされ、
前記電極は、前記アレイ導波路の梁部に対して、隣接する出力導波路同士で互い違いに正負の電圧を印加可能である、
ことを特徴とする光回路。
【請求項２】
前記位相シフタ部において、前記複数の出力導波路の形状は、前記チップ部のある地点を中心にした円弧状の形状である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光回路。
【請求項３】
前記位相シフタ部にある前記複数の出力導波路を加熱するための加熱電極ヒータ、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光回路。
【請求項４】
前記加熱電極の形状は、前記複数の出力導波路を加熱する部分の長さが出力導波路毎に異なる、
ことを特徴とする請求項３に記載の光回路。
【請求項５】
前記梁部の形状は、前記出射面が、前記チップ部に固定されている前記位相シフタ部および前記導波部対して垂直方向を向いた垂直曲げ導波路の形状である、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光回路。
【請求項６】
前記梁部を固定する固定部、
を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光回路。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の光回路と、
前記梁部の出射面から出射される光の出射方向に配置されたレンズと、
を備えることを特徴とする光走査器。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか１つに記載の光回路が備えるアレイ導波路を第１のアレイ導波路とする場合に、
請求項７に記載の光走査器と、
請求項７に記載のレンズを通過した光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズを通過した光の伝送路である複数の導波路を有する第２のアレイ導波路と、
を備えることを特徴とする光合分波器。
【請求項９】
請求項７に記載の光走査器と、
請求項７に記載のレンズを通過した光を透過させるエタロンと、
前記エタロンを透過した光を受光する受光素子と、
を備えることを特徴とする波長モニタ。
【請求項１０】
請求項８に記載の光合分波器と、
光を生成して、前記光合分波器または前記波長モニタが備える光回路の入力導波路に光を出射する発光部と、
を備え、
前記光合分波器と前記発光部とを封止したことを特徴とする光合分波器モジュール。
【請求項１１】
請求項９に記載の波長モニタと、
光を生成して、前記光合分波器または前記波長モニタが備える光回路の入力導波路に光を出射する発光部と、
を備え、
前記波長モニタと前記発光部とを封止したことを特徴とする波長モニタモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の導波路を有する光回路、光走査器、光合分波器、波長モニタ、光合分波器モジュール、および波長モニタモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＬＣ（Planar  Lightwave  Circuit）またはシリコン基板に形成された光導波路、および光導波路を用いたアレイ導波路回折格子（以下、ＡＷＧ（Arrayed  Waveguide  Grating）とする。）などの光合分波器は、光通信機器用の光モジュールなどで用いられている。近年では、光導波路と、ＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  System）ミラーまたはネマティック液晶とを組み合わせた光波長スイッチが開発されている（特許文献１）。【０００３】
また、光集積回路に限らず、光送受信モジュールの小型集積化が進んでおり、気密封止された１つのパッケージ内に、受発光素子、光合分波器、レンズなどの各種光学部品を収めた集積光モジュールが開発されている。特許文献２には、マイクロＩＴＬＡ（Integrable  Tunable  Laser  Assembly）と呼ばれる超小型波長可変光源が開示されている。マイクロＩＴＬＡは、レーザアレイ、マルチモード干渉（以下、ＭＭＩ（Multi  Mode  Interference）とする。）、波長モニタ用の平行平板であるエタロン、およびフォトダイオード（以下、ＰＤ（Photo  Diode）とする。）が１つのパッケージ上に集積されている。エタロンは波長によって透過率が異なるため、エタロンの透過強度をＰＤで観測することで、波長をモニタリングできる。【０００４】
光集積回路および集積光モジュールでは、光軸の調整が重要となる。例えば、シングルモードの光導波路に対して高い結合効率で光を入出射させる場合、１μｍ程度の高い精度で光学部品を配置する必要がある。また、マイクロＩＴＬＡでは、波長モニタとして使用されるエタロンの光学特性が光の入射角度によって変化してしまうため、高精度に入射光軸角を調整する必要がある。さらに、経年変化および温度変化による光軸ずれの補正、また、プロジェクションディスプレーへの応用を見据えて、光軸を動的に調整する機構も求められている。特許文献１には、ＭＥＭＳミラーまたはネマティック液晶を用いた光軸調整機構が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−３５３７７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２９２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、光走査にはＭＥＭＳミラーまたはネマティック液晶が用いられてきた。ＭＥＭＳミラーまたはネマティック液晶を用いた光軸調整では、光軸角の変化量は光波長によらず一定である。一方で、マイクロＩＴＬＡで用いる波長モニタでは、屈折率の波長依存性があるため、波長ごとにわずかにエタロンへの入射角を変化させる、すなわち光軸角の波長分散を制御することで、より厳密な波長校正が期待できる。また、波長分散を動的に制御できれば、可変光合分波器を構成できる。しかしながら、光軸角の波長分散の制御には、光走査部とは別に回折格子などの光学部品が必要なため、大型化してしまう、という問題があった。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、大型化を回避しつつ、光軸角の波長分散を制御可能な構成であって光走査が可能な光回路を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の光回路は、光の伝送路である入力導波路と、光の伝送路である複数の出力導波路からなるアレイ導波路と、入力導波路から入力された光を分岐してアレイ導波路の複数の出力導波路に出力する分岐部と、アレイ導波路の各々の出力導波路に電圧を印加可能な電極と、入力導波路、分岐部、およびアレイ導波路の一部が固定されるチップ部と、を備える。アレイ導波路は、隣接する出力導波路の間で規定された位相差を生成可能な位相シフタ部と、複数の出力導波路が光を出射する出射面を含み、チップ部によって固定されていない片持ち構造となっている梁部と、位相シフタ部と梁部との間の導波部と、に区分けされる。電極は、アレイ導波路の梁部に対して、隣接する出力導波路同士で互い違いに正負の電圧を印加可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかる光回路は、大型化を回避しつつ、光軸角の波長分散を制御可能な構成であって光走査ができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１にかかる光回路を備えた光走査器の構成例を示す図
【図２】実施の形態１にかかる光回路において、チップ部が各構成を封止した形状の場合の出力導波路および電極の位置関係のイメージを示す図
【図３】実施の形態１にかかる光回路において、出力導波路で生じる位相差および光の出射方向を示す図
【図４】実施の形態１にかかる光回路の梁部において出力導波路の出射間隔が変化した様子の例を示す図
【図５】実施の形態４にかかる光回路を備えた光走査器の構成例を示す図
【図６】実施の形態５にかかる光回路を備えた光走査器の構成例を示す図
【図７】実施の形態６にかかる光回路において梁部の形状およびシリンドリカルレンズの位置関係のイメージを示す図
【図８】実施の形態７にかかる光合分波器の構成例を示す図
【図９】実施の形態８にかかる波長モニタの構成例を示す図
【図１０】実施の形態９にかかる光回路を備えた光走査器の構成例を示す図
【図１１】実施の形態１０にかかる光合分波器モジュールの構成例を示す図
【図１２】実施の形態１０にかかる波長モニタモジュールの構成例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態にかかる光回路、光走査器、光合分波器、波長モニタ、光合分波器モジュール、および波長モニタモジュールを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる光回路１０を備えた光走査器１００の構成例を示す図である。光走査器１００は、光を出射する光回路１０と、光を補正するレンズであるシリンドリカルレンズ２０と、を備える。光回路１０は、チップ部１１と、入力導波路１２と、カプラ１３と、出力導波路１４−１〜１４−５からなるアレイ導波路１５と、電極１６と、を備える。
【００１３】
チップ部１１は、Ｓｉ、ＳｉＯ2、化合物半導体、または、ポリマーなどからなり、入力導波路１２、カプラ１３、およびアレイ導波路１５の一部が固定される部材である。図１では、入力導波路１２、カプラ１３、およびアレイ導波路１５の一部がチップ部１１上に固定された形状であるが、入力導波路１２、カプラ１３、およびアレイ導波路１５の一部をチップ部１１の内部に封止して固定した構成にしてもよい。
【００１４】
入力導波路１２は、図示しない外部のレーザーダイオード（以下、ＬＤ（Laser  Diode）とする。）などの発光部から出射された光を受け、光回路１０内に光を導く光の伝送路である。
【００１５】
カプラ１３は、入力導波路１２から入力された光を分岐してアレイ導波路１５の各出力導波路１４−１〜１４−５に出力する分岐部である。カプラ１３は、１×Ｎカプラであり、図１の例ではＮ＝５の１×５カプラである。カプラ１３は、例えば、スラブ導波路、ＭＭＩ導波路、またはＹ字導波路スプリッタを多段接続したものなどである。
【００１６】
出力導波路１４−１〜１４−５は、カプラ１３から入力された光をシリンドリカルレンズ２０へ出射する光の伝送路である。出力導波路１４−１〜１４−５を区別しない場合、出力導波路１４と称することがある。
【００１７】
アレイ導波路１５は、出力導波路１４−１〜１４−５からなる。なお、出力導波路１４−１〜１４−５の各出力導波路１４は１本の導波路からなるが、光回路１０内の位置によって、アレイ導波路１５は、３つの部分に区分けされる。アレイ導波路１５は、光回路１０内での位置または形状によって、位相シフタ部１５１、導波部１５２、および梁部１５３の３つに区分けされる。
【００１８】
位相シフタ部１５１は、隣接する出力導波路１４間で規定された位相差を生成可能である。図１に示すように、アレイ導波路１５の位相シフタ部１５１において、アレイ導波路１５を構成する各出力導波路１４は一部が曲げられた形状であり、隣接する出力導波路１４間で伝搬距離差Ｌが生じる。出力導波路１４間の形状は、チップ部１１のある地点を中心にした円弧状の形状である。例えば、アレイ導波路１５において、間隔ａの出力導波路１４が同心円弧状に角度φｒａｄだけ曲げられた場合、隣接する出力導波路１４間の伝搬距離差はＬ＝ａφとなる。アレイ導波路１５では、出力導波路１４における伝搬距離差Ｌによって隣り合う出力導波路１４間に位相差が生じるため、図１に示すような曲げ形状の位相シフタ部１５１が、位相シフタとして機能する。
【００１９】
梁部１５３は、出力導波路１４−１〜１４−５が光を出射する出射面を含み、アレイ導波路１５のうちチップ部１１によって固定されていない片持ち構造となっている部分である。アレイ導波路１５では、チップ部１１によって固定されていない梁部１５３の部分は、ウェットエッチングされている。
【００２０】
導波部１５２は、アレイ導波路１５において、位相シフタ部１５１と梁部１５３との間の部分である。
【００２１】
電極１６は、アレイ導波路１５の各々の出力導波路１４−１〜１４−５に電圧を印加可能である。電極１６は、アレイ導波路１５の梁部１５３に対して、隣接する出力導波路１４同士で互い違いに正負の電圧を印加可能なようにチップ部１１において配線されている。電極１６の長さについて、図１では梁部１５３の全部および導波部１５２の一部にかかっているが、梁部１５３の部分に印加できる長さがあればよい。光回路１０では、電極１６に電圧を印加する電源は備えておらず、光回路１０の外部から電極１６に電圧を印加する構成である。
【００２２】
電極１６は、図１の例では、アレイ導波路１５の各出力導波路１４−１〜１４−５上に配線されているが、前述のように、チップ部１１が各構成を封止する形状の場合、チップ部１１を経由してアレイ導波路１５の各出力導波路１４−１〜１４−５に電圧を印加してもよい。図２は、実施の形態１にかかる光回路１０において、チップ部１１が各構成を封止した形状の場合の出力導波路１４および電極１６の位置関係のイメージを示す図である。図１の光回路１０に対して、出力導波路１４を含む部分の断面図に相当する部分を示す図である。出力導波路１４および電極１６が、チップ部１１によって上下に挟まれた形状である。電極１６は、出力導波路１４には直接接触せず、チップ部１１を介して、直接出力導波路１４に電圧を印加する。これにより、光回路１０おいて、光は出力導波路１４内に閉じ込められるため、電極１６での光の吸収を抑制することができる。
【００２３】
光回路１０の梁部１５３から出射された光は、チップ面内の方向に広がっている。そのため、光走査器１００では、シリンドリカルレンズ２０が光の縦横比を補正する。
【００２４】
つづいて、実施の形態１の光回路１０の光学特性について説明する。光回路１０では、入力導波路１２から入射された光は、カプラ１３で分岐され、アレイ導波路１５の各出力導波路１４−１〜１４−５へと導かれる。アレイ導波路１５では、光が位相シフタ部１５１を伝搬すると、隣り合う出力導波路１４間で位相差ｋＬが光に生じる。ここで、ｋは光回路１０内を伝搬する光の波数であり、屈折率、出力導波路１４の幅、および光角周波数ωなどに依存する。なお、厳密には、曲率半径の異なる各出力導波路１４では、実効的な屈折率および群速度が異なることに注意する必要がある。図３は、実施の形態１にかかる光回路１０において、出力導波路１４−１〜１４−３で生じる位相差および光の出射方向を示す図である。記載を簡単にするため、電極１６は省略している。光回路１０では、図３に示すように、アレイ導波路１５の梁部１５３に光が到達する時点で、隣接出力導波路１４間でｋａφの位相差が生じる。また、隣接出力導波路１４間でＤｓｉｎ（θ）の光路差が生じる。光回路１０は、この位相差が強め合う干渉条件を満たす出射角θの出射方向に対して、アレイ導波路１５の梁部１５３から光を出射する。強め合う干渉条件は、式（１）で表すことができる。
【００２５】
【数１】
2018011868.tif 000003
【００２６】
ｋ0は空気中での波数であり、一般に光回路１０内での波数ｋとは異なる。また、Ｄは出射導波路１４の間隔である。ｋ，ｋ0は光角周波数ωの関数であり、導波路中の光群速度ｖg、空気中の光速ｃを用いて式（２）および式（３）のように表すことができる。光群速度ｖgは式（４）のように表すことができる。
【００２７】
【数２】
2018011868.tif 000004
【数３】
2018011868.tif 000005
【数４】
2018011868.tif 000006
【００２８】
式（２）および式（３）のような光角周波数ωと波数との関係を分散関係と呼ぶ。Ωは導波路の分散関係の近似式の切片に対応し、一般に、出力導波路１４の幅、高さ、および屈折率によって定まる。式（１）に式（２）および式（３）を代入すると、式（５）のように整理できる。なお、ｍは整数とする。
【００２９】
【数５】
2018011868.tif 000007
【００３０】
光角周波数ωが変われば、強め合う干渉条件である式（５）を満たす出射角θが変わる。すなわち、入力光の光角周波数ωごとに出射光軸角が変化する。これがＡＷＧの基本原理の一部となる。
【００３１】
ここで、本実施の形態では、光回路１０において、電極１６に電圧を印加すると、アレイ導波路１５の梁部１５３にある出力導波路１４には電荷が蓄積され、静電圧によって出射間隔Ｄが変化する。上記の式（５）より、出射間隔Ｄの変化に従って出射角θを変化させることができる。これにより、光回路１０は、光走査を実現することができる。定量的には、式（５）を全微分すると、式（６）のように表される。
【００３２】
【数６】
2018011868.tif 000008
【００３３】
光角周波数ω一定下で出射間隔Ｄが変化すると、出射角θの変化は式（７）のように表される。
【００３４】
【数７】
2018011868.tif 000009
【００３５】
図４は、実施の形態１にかかる光回路１０の梁部１５３において出力導波路１４の出射間隔Ｄが変化した様子の例を示す図である。記載を簡単にするため、電極１６は省略している。前述のように、梁部１５３には、電極１６によって、隣接する出力導波路１４同士で互い違いに正負の電圧が印加される。その結果、梁部１５３において、チップ部１１側の間隔は変化しないが、片持ち構造で固定されていない出射面側の出射間隔Ｄが狭まる。光回路１０では、電極１６に印加される電圧が変化されることによって、梁部１５３の出射面側の出射間隔Ｄを変化させることができる。なお、出射間隔Ｄが変化した場合、図４に示すように、梁部１５３における各出力導波路１４の向きが異なる。しかしながら、前述のように、光回路１０の梁部１５３から出射された光は、元々チップ面内の方向に広がっている。そのため、各出力導波路１４から光が出射される向きが異なっていても、出射面の出射間隔Ｄを制御できれば、光走査を行う上で問題にはならない。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、光回路１０は、アレイ導波路１５の各出力導波路１４に電圧を印加可能な電極１６を備え、電極１６は、アレイ導波路１５の梁部１５３に対して、隣接する出力導波路１４同士で互い違いに正負の電圧を印加可能であることとした。これにより、光回路１０は、電極１６から梁部１５３に印加される電圧の変化によって、梁部１５３の出射面側の出射間隔Ｄを変化させることができる。この結果、回路の大型化を回避しつつ、光軸角の波長分散を制御可能な構成によって、光走査が可能となる。
【００３７】
実施の形態２．
実施の形態２では、出射間隔Ｄの例について説明する。
【００３８】
光回路１０の構成は実施の形態１と同様である。実施の形態２では、次の式（８）を満たすような出射間隔Ｄとする。
【００３９】
【数８】
2018011868.tif 000010
【００４０】
特に、ωＤ／ｃ＜π、すなわち出射間隔Ｄが空気中の波数λの半分より小さい（Ｄ＜０.５λ）場合が代表例として挙げられる。式（８）を満たす場合、式（５）を満たす出射角θは一意に決まる。すなわち、出射方向が複数に分散することなく一方向に定まる。これにより、光回路１０は、光学ロスを低減することができる。
【００４１】
実施の形態３．
実施の形態３では、位相シフタ部１５１で生じる隣接出力導波路１４間の伝搬距離差Ｌの例について説明する。
【００４２】
光回路１０の構成は実施の形態１と同様である。実施の形態３では、伝搬距離差Ｌが次の式（９）および式（１０）を満たすように光回路１０を設計したものとする。なお、ｎは整数とする。
【００４３】
【数９】
2018011868.tif 000011
【数１０】
2018011868.tif 000012
【００４４】
ｖgおよびΩは、出力導波路１４の分散関係の傾きおよび切片に対応する。式（９）および式（１０）を満たす場合、強め合う干渉条件式（５）を満たす出射角θは、次の式（１１）を満たす場合に限られる。
【００４５】
【数１１】
2018011868.tif 000013
【００４６】
したがって、出射角θは、光角周波数ωによらず一定である。また、このときの出射角θは式（１１）より出射間隔Ｄに依存している。そのため、光回路１０では、電極１６に電圧を印加して出射間隔Ｄを変化させれば、どの光角周波数ωの光に対しても同じ方向に光を走査することができる。
【００４７】
例えば、ある波長λ1、光角周波数ω1（＝２πｃ／λ1）に対してＤ＝０.５λ1、Ｌ＝０.１３λ1×ｖg／ｃと設計すると、λ1近傍の波長帯域で式（８）を満たす。また、Ω＝ω1／０．１３の場合、式（７）を満たす。このとき、式（５）は次の式（１２）のようになる。
【００４８】
【数１２】
2018011868.tif 000014
【００４９】
このため、任意の光角周波数ωの光に対して、θ＝１５．０７度で強め合う干渉条件式（５）を満たす。ここで、電極１６に電圧を印加して出射間隔Ｄを５％小さくすると、式（５）は次の式（１３）のようになる。
【００５０】
【数１３】
2018011868.tif 000015
【００５１】
このとき、任意の光角周波数ωの光に対して、θ＝１５.８８度で式（５）を満たす。従って、出射間隔Ｄを５％縮小させることで、任意の波長の光に対して、０．８度の光走査が実現できる。
【００５２】
実施の形態４．
実施の形態４では、位相シフタ部１５１に加熱電極ヒータを配置する場合について説明する。
【００５３】
図５は、実施の形態４にかかる光回路１０ａを備えた光走査器１００ａの構成例を示す図である。実施の形態１の光走査器１００に対して、光回路１０を光回路１０ａに置き換えたものである。光回路１０ａは、光回路１０に加熱電極ヒータ１７を追加したものである。光回路１０ａでは、加熱電極ヒータ１７に電圧を印加する電源は備えておらず、光回路１０ａの外部から加熱電極ヒータ１７に電圧を印加する構成である。
【００５４】
加熱電極ヒータ１７は、位相シフタ部１５１にある各出力導波路１４を加熱し、温度変化を与える。加熱電極ヒータ１７によって出力導波路１４に温度変化を与えると、温度光学効果によって出力導波路１４の屈折率が変化し、出力導波路１４の分散関係がシフトして分散関係の切片Ωを調整できる。これにより、光回路１０ａは、強め合う干渉条件式（５）を満たす出射角θを調整することができる。
【００５５】
実施の形態５．
実施の形態５では、実施の形態４で用いた加熱電極ヒータの配置または形状を出力導波路の幅方向に対して非対称とする。
【００５６】
図６は、実施の形態５にかかる光回路１０ｂを備えた光走査器１００ｂの構成例を示す図である。実施の形態１の光走査器１００に対して、光回路１０を光回路１０ｂに置き換えたものである。光回路１０ｂは、チップ部１１、入力導波路１２、出力導波路１４−１〜１４−５からなるアレイ導波路１５を、チップ部１１ｂ、入力導波路１２ｂ、出力導波路１４ｂ−１〜１４ｂ−５からなるアレイ導波路１５ｂに置き換え、加熱電極ヒータ１８を追加したものである。出力導波路１４ｂ−１〜１４ｂ−５を区別しない場合、出力導波路１４ｂと称することがある。光回路１０ｂでは、加熱電極ヒータ１８に電圧を印加する電源は備えておらず、光回路１０ｂの外部から加熱電極ヒータ１８に電圧を印加する構成である。
【００５７】
チップ部１１ｂは、チップ部１１と同様の部材であるが、チップ部１１よりも面積が小さい。入力導波路１２ｂは、入力導波路１２と同様の構成であるが、入力導波路１２よりも短い。出力導波路１４ｂ−１〜１４ｂ−５は、出力導波路１４−１〜１４−５と同様の構成であるが、出力導波路１４−１〜１４−５よりも短く、また、位相シフタ部１５１の部分に相当する曲げ導波路を有していない。アレイ導波路１５ｂでは、位相シフタ部１５１の部分が、加熱電極ヒータ１８を利用した位相シフタ部１５１ｂとなる。加熱電極ヒータ１８は、位相シフタ部１５１ｂにある各出力導波路１４ｂを加熱し、温度変化を与える。加熱電極ヒータ１８は、各出力導波路１４ｂを加熱する部分の長さが出力導波路１４毎に異なる。
【００５８】
光回路１０ｂでは、位相シフタ部１５１ｂにおいて、加熱電極ヒータ１８によって、隣接出力導波路１４ｂに温度差を与えて屈折率差をつけることができる。これにより、光回路１０ｂは、出力導波路１４ｂにおいて、曲げ導波路を用いることなく位相シフタ１５１ｂを構成できる。光回路１０ｂは、曲げ導波路を用いないため、小型化が期待できる。また、小型化された光回路１０ｂを用いた光通信モジュールなどによって、光通信の多チャンネル集積化が期待できる。
【００５９】
なお、図６の例では、光回路１０ｂの大きさを光回路１０，１０ａよりも小さくしているが、これに限定されるものではない。光回路１０ａにおいて、加熱電極ヒータ１７に替えて、加熱電極ヒータ１８を使用してもよい。
【００６０】
実施の形態６．
実施の形態６では、梁部の形状が、出射面がチップ部に対して垂直方向を向いた垂直曲げ導波路の形状の場合について説明する。
【００６１】
図７は、実施の形態６にかかる光走査器１００ｃにおいて光回路１０ｃの梁部１５３ｃの形状およびシリンドリカルレンズ２０の位置関係のイメージを示す図である。図７に示すように、出力導波路１４ｃの梁部１５３ｃの形状は、出射面がチップ部１１ｃに対して垂直方向を向いた垂直曲げ導波路の形状である。すなわち、出力導波路１４ｃの梁部１５３ｃの形状は、出射面がチップ部１１ｃに固定されている位相シフタ部１５１および導波部１５２に対して垂直方向を向いた垂直曲げ導波路の形状である。光回路１０ｃにおいて、梁部１５３ｃの形状以外は光回路１０と同様のため、図７では、光回路１０と共通する部分については記載を省略している。また、図２との比較を容易にするため、出力導波路１４ｃおよび電極１６ｃが、チップ部１１ｃによって上下に挟まれた形状としている。
【００６２】
出力導波路１４ｃ、電極１６ｃ、およびチップ部１１ｃについては、梁部１５３ｃが垂直曲げ導波路に対応した形状にしていることを除けば、各々、出力導波路１４、電極１６、およびチップ部１１と同様の構成である。また、出力導波路１４ｃ、電極１６ｃ、およびチップ部１１ｃを含む光回路１０ｃについても、梁部１５３ｃが垂直曲げ導波路に対応した形状にしていることを除けば、光回路１０と同様の構成である。
【００６３】
光回路１０ｃでは、梁部１５３ｃに垂直曲げ導波路を用いることで、光回路１０ｃのチップ部１１ｃの端面からではなく、チップ部１１ｃの中央からも光を出射することができる。これにより、光回路１０ｃにおいて、出射ポートの高密度化が期待できる。
【００６４】
実施の形態７．
実施の形態７では、光走査器１００を備えた光合分波器の構成について説明する。
【００６５】
図８は、実施の形態７にかかる光合分波器１０１の構成例を示す図である。光合分波器１０１は、光走査器１００と、集光レンズ３０と、導波路４１−１〜４１−５を有するアレイ導波路４０と、を備える。導波路４１−１〜４１−５を区別しない場合、導波路４１と称することがある。集光レンズ３０は、シリンドリカルレンズ２０を通過して変換されたコリメート光を、アレイ導波路４０の導波路に集光する。アレイ導波路４０は、集光レンズ３０を通過した光の伝送路である複数の導波路を有する。光回路１０から出射される光が向かう方向であって、シリンドリカルレンズ２０の先に、集光レンズ３０およびアレイ導波路４０が配置されている。アレイ導波路１５を第１のアレイ導波路とし、アレイ導波路４０を第２のアレイ導波路とする。
【００６６】
ここで、アレイ導波路４０の各導波路４１−１〜４１−５に結合するコリメート光の出射角は固定である。ｍ番目の導波路４１に結合する光軸角をθm、同じｍ番目の導波路４１に結合する光の光角周波数をωmとするとき、各導波路４１に結合する光の角周波数間隔は式（６）より次の式（１４）のように表される。
【００６７】
【数１４】
2018011868.tif 000016
【００６８】
前述のように、光回路１０は、電極１６に電圧を印加することで出射間隔Ｄを変化できるため、上記の光角周波数の間隔を変化できる。すなわち、図８に示す光合分波器１０１は、導波路４１へ結合するチャネル間隔を制御できる光合分波器として機能できる。
【００６９】
実施の形態８．
実施の形態８では、光走査器１００を備えた波長モニタの構成について説明する。
【００７０】
図９は、実施の形態８にかかる波長モニタ１０２の構成例を示す図である。波長モニタ１０２は、光走査器１００と、エタロン５０と、受光素子６０と、を備える。エタロン５０は、シリンドリカルレンズ２０を通過した光を透過させる平行平板であって、入力光の波長によって透過率が異なる。受光素子６０は、エタロン５０を透過した光を受光し、エタロン５０を透過後の光の強度を観測する。一般に、エタロン５０は入力光の波長によって透過率が異なるため、受光素子６０が、エタロン５０の透過強度を観測することで、波長を観測することができる。エタロン５０を用いた波長モニタ１０２では、厳密な波長の校正のために、エタロン５０の温度を変えてエタロン５０の透過スペクトルをシフトさせる方法が用いられる。
【００７１】
この温度制御が、波長モニタ１０２の応答速度および精度を律速している。実施の形態８では、エタロン５０の透過スペクトル特性が入射光軸角に依存して変化することを利用する。光回路１０が、電極１６への電圧印加によって、エタロン５０への入射角度を調整する。これにより、波長モニタ１０２では、エタロン５０の温度変化を用いることなく、高速な校正が可能となる。
【００７２】
実施の形態９．
実施の形態９では、梁部１５３を固定する方法について説明する。
【００７３】
図１０は、実施の形態９にかかる光回路１０ｄを備えた光走査器１００ｄの構成例を示す図である。実施の形態１の光走査器１００に対して、光回路１０を光回路１０ｄに置き換えたものである。光回路１０ｄは、光回路１０に、固定部１９を追加したものである。固定部１９は、梁部１５３の部分を樹脂で埋め込んだ構造であり、梁部１５３を固定する。固定部１９は、梁部１５３にＵＶ（Ultra  Violet）硬化接着剤を塗布し、電極１６へ電圧を印加して光軸の調芯を行い、所望の光軸の調芯の状態で電極１６に電圧を印加した状態のまま、ＵＶ照射してＵＶ硬化接着剤、すなわち樹脂を硬化させることを想定している。
【００７４】
光回路１０ｄでは、このように樹脂を硬化させて梁部１５３を固定させることで、電極１６に対する印加電圧を取り除いても、光軸が調芯された状態を保つことができる。
【００７５】
実施の形態１０．
実施の形態１０では、実施の形態７の光合分波器１０１、および実施の形態８の波長モニタ１０２をモジュール化した場合について説明する。
【００７６】
図１１は、実施の形態１０にかかる光合分波器モジュール２０１の構成例を示す図である。光合分波器モジュール２０１は、光合分波器１０１と、発光部１０３と、を備える。発光部１０３は、光を生成して、光合分波器１０１が備える光回路１０の入力導波路１２に光を出射する。光合分波器モジュール２０１は、光合分波器１０１および発光部１０３を、セラミックス、金属、または樹脂パッケージで封止してモジュール化したものである。
【００７７】
図１２は、実施の形態１０にかかる波長モニタモジュール２０２の構成例を示す図である。波長モニタモジュール２０２は、波長モニタ１０２と、発光部１０３と、を備える。波長モニタモジュール２０２は、波長モニタ１０２および発光部１０３を、セラミックス、金属、または樹脂パッケージで封止してモジュール化したものである。
【００７８】
発光部１０３は、ヒカリレセプタクルなどの発光素子とともに、複数のレンズを備える構成であってもよい。
【００７９】
このように、光合分波器１０１、または波長モニタ１０２を封止してモジュール化することで、気密性を確保し、衝撃を吸収でき、持ち運びを容易にし、トランシーバへの接続が容易などの効果が得られる。
【００８０】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ  光回路、１１，１１ｂ，１１ｃ  チップ部、１２，１２ｂ  入力導波路、１３  カプラ、１４，１４ｃ，１４−１〜１４−５，１４ｂ−１〜１４ｂ−５  出力導波路、１５，１５ｂ  アレイ導波路、１６，１６ｃ  電極、１７，１８  加熱電極ヒータ、１９  固定部、２０  シリンドリカルレンズ、３０  集光レンズ、４０  アレイ導波路、４１−１〜４１−５  導波路、５０  エタロン、６０  受光素子、１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ  光走査器、１０１  光合分波器、１０２  波長モニタ、１０３  発光部、１５１，１５１ｂ  位相シフタ部、１５２  導波部、１５３，１５３ｃ  梁部、２０１  光合分波器モジュール、２０２  波長モニタモジュール。
【図１】
2018011868.tif 000017
【図２】
2018011868.tif 000018
【図３】
2018011868.tif 000019
【図４】
2018011868.tif 000020
【図５】
2018011868.tif 000021
【図６】
2018011868.tif 000022
【図７】
2018011868.tif 000023
【図８】
2018011868.tif 000024
【図９】
2018011868.tif 000025
【図１０】
2018011868.tif 000026
【図１１】
2018011868.tif 000027
【図１２】
2018011868.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月30日(2018.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の伝送路である入力導波路と、
光の伝送路である複数の出力導波路からなるアレイ導波路と、
前記入力導波路から入力された光を分岐して前記アレイ導波路の前記複数の出力導波路に出力する分岐部と、
前記アレイ導波路の各々の出力導波路に電圧を印加可能な電極と、
前記入力導波路、前記分岐部、および前記アレイ導波路の一部が固定されるチップ部と、
を備え、
前記アレイ導波路は、
隣接する出力導波路の間で規定された位相差を生成可能な位相シフタ部と、
前記複数の出力導波路が光を出射する出射面を含み、前記チップ部によって固定されていない片持ち構造となっている梁部と、
前記位相シフタ部と前記梁部との間の導波部と、
に区分けされ、
前記電極は、前記アレイ導波路の梁部に対して、隣接する出力導波路同士で互い違いに正負の電圧を印加可能である、
ことを特徴とする光回路。
【請求項２】
前記位相シフタ部において、前記複数の出力導波路の形状は、前記チップ部のある地点を中心にした円弧状の形状である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光回路。
【請求項３】
前記位相シフタ部にある前記複数の出力導波路を加熱するための加熱電極ヒータ、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光回路。
【請求項４】
前記加熱電極ヒータの形状は、前記複数の出力導波路を加熱する部分の長さが出力導波路毎に異なる、
ことを特徴とする請求項３に記載の光回路。
【請求項５】
前記梁部の形状は、前記出射面が、前記チップ部に固定されている前記位相シフタ部および前記導波部対して垂直方向を向いた垂直曲げ導波路の形状である、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光回路。
【請求項６】
前記梁部を固定する固定部、
を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光回路。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の光回路と、
前記梁部の出射面から出射される光の出射方向に配置されたレンズと、
を備えることを特徴とする光走査器。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか１つに記載の光回路が備えるアレイ導波路を第１のアレイ導波路とする場合に、
請求項７に記載の光走査器と、
請求項７に記載のレンズを通過した光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズを通過した光の伝送路である複数の導波路を有する第２のアレイ導波路と、
を備えることを特徴とする光合分波器。
【請求項９】
請求項７に記載の光走査器と、
請求項７に記載のレンズを通過した光を透過させるエタロンと、
前記エタロンを透過した光を受光する受光素子と、
を備えることを特徴とする波長モニタ。
【請求項１０】
請求項８に記載の光合分波器と、
光を生成して、前記光合分波器が備える光回路の入力導波路に光を出射する発光部と、
を備え、
前記光合分波器と前記発光部とを封止したことを特徴とする光合分波器モジュール。
【請求項１１】
請求項９に記載の波長モニタと、
光を生成して、前記波長モニタが備える光回路の入力導波路に光を出射する発光部と、
を備え、
前記波長モニタと前記発光部とを封止したことを特徴とする波長モニタモジュール。
【国際調査報告】
2018011868.tif 000029
2018011868.tif 000030
2018011868.tif 000031
2018011868.tif 000032