(57)【要約】  能動的な温度調整を用いて、光集積回路（４５５）の１つ又は複数の光学素子の温度を安定させるために、光集積回路の線形化された熱及び光学モデルを用いることができる。アレイ導波回折格子（ＡＷＧ）のような単一の光学素子を安定させるために、回折格子に近接して、温度センサ（４２５）及びヒータ（４２７）を配備することができる。その後、熱係数及び光学係数を用いて、センサから読み値を受信し且つヒータにおいて散逸される電力を求める温度コントローラ（４００）に適した温度設定点を選択することができる。クロスヒーティング要因を他の環境的な要因と共に一纏めにして、複数のＡＷＧを個別に安定させることができる。
2009522595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積光デバイスであって、
光学部品であって、該光学部品の温度の関数である光波長応答を有する、光学部品と、
前記光学部品の温度上昇を引き起こすことができるように前記光学部品に近接して配置される加熱素子と、
温度検知素子であって、該温度検知素子は、該温度検知素子の場所において温度指示を生成することができ、前記加熱素子によって前記場所において引き起こされる温度上昇は、前記加熱素子によって該光デバイスの少なくとも１つの領域において引き起こされる対応する温度上昇よりも高い、温度検知素子と、
前記加熱素子及び前記温度検知素子に結合される温度コントローラであって、前記温度指示を受信し、前記温度検知素子から受信された該温度指示に基づいて前記加熱素子において散逸される電力を設定し、それによって、前記光波長応答を所定の波長まで変化させる、温度コントローラとを備える、集積光デバイス。
【請求項２】
前記光デバイスの安定した熱状態中に前記温度検知素子によって生成される温度指示は、前記加熱素子において散逸される前記電力の第１の実質的に線形な関数として変化し、
安定した熱状態中の前記光学部品の実効温度は、前記加熱素子において散逸される前記電力の第２の実質的に線形な関数として変化する、請求項１に記載の集積光デバイス。
【請求項３】
前記光学部品は、相互に等しくない長さの複数の光路を含む干渉光学フィルタを含む、請求項２に記載の集積光デバイス。
【請求項４】
前記干渉光学フィルタはアレイ導波回折格子を含む、請求項３に記載の集積光デバイス。
【請求項５】
前記加熱素子は有効なパターン化されたヒータを包含する、請求項４に記載の集積光デバイス。
【請求項６】
前記温度検知素子は抵抗温度デバイスを包含する、請求項５に記載の集積光デバイス。
【請求項７】
前記温度コントローラは、前記加熱素子において散逸される前記電力の反復調整を実行し、前記光波長応答を前記所定の波長まで変化させる、請求項４に記載の集積光デバイス。
【請求項８】
前記第１の実質的に線形な関数は、前記加熱素子において前記電力が散逸されることに伴う、前記温度指示の増加率である第１の熱定数（ｄＴｒ／ｄＷ）によって特徴付けられ、
前記第２の実質的に線形な関数は、前記加熱素子において前記電力が散逸されることに伴う、前記光波長応答の変化率である第２の熱定数（ｄＴλ／ｄＷ）によって特徴付けられ、
前記温度コントローラは、（ｉ）第１の周期中に前記温度検知素子から受信される１つ又は複数の温度指示、（ｉｉ）前記第１の周期中に前記加熱素子によって散逸される前記電力、及び（ｉｉｉ）前記第１の熱定数、に基づいて前記第１の周期中の前記光学部品の全体温度（Ｔｅ）を推定することができ、
前記光学部品の前記光波長応答は、前記光学部品の第１の実効温度において、前記所定の波長に実質的に等しく、
前記温度コントローラは、
前記第１の実効温度と、前記第１の周期中の前記光学部品の前記全体温度の前記推定値との差を計算すること、
前記第２の熱定数に対する前記第１の熱定数の比を計算すること、
前記差と前記比との積を計算すること、及び
前記第１の周期中の前記光学部品の前記全体温度の前記推定値に前記積を加算して、前記温度コントローラが前記第１の周期後の第２の周期中に前記温度検知素子の温度指示を変化させる設定点を得ることによって、該設定点を求めることができる、請求項４に記載の集積光デバイス。
【請求項９】
前記第１の周期の持続時間は、実質的に、前記加熱素子において散逸される前記電力の変化の、前記光波長応答の変化への伝播を特徴付ける熱時定数である、請求項８に記載の集積光デバイス。
【請求項１０】
前記第１の周期の持続時間は、前記加熱素子において散逸される前記電力の変化の、前記光波長応答の変化への伝播を特徴付ける熱時定数よりも長い、請求項８に記載の集積光デバイス。
【請求項１１】
前記加熱素子は、該加熱素子によって散逸される前記電力の実質的に全てを散逸するヒータ能動部を含み、
前記温度検知素子は、温度の関数として変化する抵抗を有するセンサ能動部を含み、
前記ヒータ能動部及び前記センサ能動部は同じ材料から形成される、請求項４に記載の集積光デバイス。
【請求項１２】
前記温度検知素子は、前記アレイ導波回折格子上に配置される第１のパターン化された導電性薄膜を含む、請求項４に記載の集積光デバイス。
【請求項１３】
前記加熱素子は、前記アレイ導波回折格子上に配置される第２のパターン化された導電性薄膜を含む、請求項１２に記載の集積光デバイス。
【請求項１４】
前記加熱素子は、前記アレイ導波回折格子上に配置されるパターン化された導電性薄膜を含む、請求項４に記載の集積光デバイス。
【請求項１５】
前記温度コントローラは設定点を決定することができ、前記温度コントローラは、アナログ処理を用いて、前記温度検知素子の温度指示を該設定点まで変化させる、請求項４に記載の集積光デバイス。
【請求項１６】
集積光デバイスであって、
第１の光学部品であって、該第１の光学部品の温度の関数である第１の光波長応答を有する、第１の光学部品と、
前記第１の光学部品の温度上昇を引き起こすことができるように前記第１の光学部品に近接して配置される第１の加熱素子と、
第１の温度検知素子であって、該第１の温度検知素子は、該第１の温度検知素子の第１の場所において温度指示を生成することができ、前記第１の加熱素子によって前記第１の場所において引き起こされる温度上昇は、該光デバイスの前記第１の場所から離れている第１の領域において前記加熱素子によって引き起こされる対応する温度上昇よりも高い、第１の温度検知素子と、
前記第１の加熱素子及び前記第１の温度検知素子に結合される第１の温度コントローラであって、前記第１の温度検知素子から前記温度指示を受信し、該第１の温度検知素子から受信された該温度指示に基づいて前記第１の加熱素子において散逸される電力を設定し、それによって、前記第１の光波長応答を第１の所定の波長まで変化させる、第１の温度コントローラと、
第２の光学部品であって、該第２の光学部品の温度の関数である第２の光波長応答を有する、第２の光学部品と、
前記第２の光学部品の温度上昇を引き起こすことができるように前記第２の光学部品に近接して配置される第２の加熱素子とを備える、集積光デバイス。
【請求項１７】
第２の温度検知素子であって、該第２の温度検知素子は、該第２の温度検知素子の第２の場所において温度指示を生成することができ、前記第２の加熱素子によって前記第２の場所において引き起こされる温度上昇は、前記第２の加熱素子によって前記光デバイスの第２の領域において引き起こされる対応する温度上昇よりも高い、第２の温度検知素子と、
前記第２の加熱素子及び前記第２の温度検知素子に結合される第２の温度コントローラであって、前記第２の温度検知素子から前記温度指示を受信し、該第２の温度検知素子から受信された該温度指示に基づいて前記第２の加熱素子において散逸される電力を設定し、それによって、前記光波長応答を第２の所定の波長まで変化させる、第２の温度コントローラとをさらに備える、請求項１６に記載の集積光デバイス。
【請求項１８】
安定した熱状態中に前記第１の温度検知素子によって生成される温度指示は、前記第１の加熱素子において散逸される前記電力の第１の実質的に線形な関数として変化し、
安定した熱状態中の前記第１の光学部品の実効温度は、前記第１の加熱素子において散逸される前記電力の第２の実質的に線形な関数として変化し、
安定した熱状態中に前記第２の温度検知素子によって生成される温度指示は、前記第２の加熱素子において散逸される前記電力の第３の実質的に線形な関数として変化し、
前記第２の光学部品の実効温度は、前記第２の加熱素子において散逸される前記電力の第４の実質的に線形な関数として変化する、請求項１７に記載の集積光デバイス。
【請求項１９】
前記第１の光学部品は第１のアレイ導波回折格子を含む、請求項１８に記載の集積光デバイス。
【請求項２０】
前記第２の光学部品は第２のアレイ導波回折格子を含む、請求項１９に記載の集積光デバイス。
【請求項２１】
前記第１の所定の波長は前記第２の所定の波長に等しい、請求項２０に記載の集積光デバイス。
【請求項２２】
前記第１の加熱素子は有効なパターン化されたヒータを含む、請求項１９に記載の集積光デバイス。
【請求項２３】
前記第１の実質的に線形な関数は、前記第１の加熱素子において前記電力が散逸されることに伴う、前記第１の温度検知素子によって生成される前記温度指示の増加率である第１の熱定数によって特徴付けられ、
前記第２の実質的に線形な関数は、前記第１の加熱素子において前記電力が散逸されることに伴う、前記第１の光波長応答の前記実効温度の変化率である第２の熱定数によって特徴付けられ、
前記第１の温度コントローラは、（ｉ）第１の周期中に前記第１の温度検知素子から受信される１つ又は複数の温度指示、（ｉｉ）前記第１の周期中に前記第１の加熱素子によって散逸される前記電力、及び（ｉｉｉ）前記第１の熱定数、に基づいて前記第１の周期中の前記第１の光学部品の全体温度を推定することができ、
前記第１の光波長応答は、前記第１の光学部品の第１の実効温度において、前記第１の所定の波長に実質的に等しく、
前記第１の温度コントローラは、
前記第１の実効温度と、前記第１の周期中の前記第１の光学部品の前記全体温度の前記推定値との差を計算すること、
前記第２の熱定数に対する前記第１の熱定数の比を計算すること、
前記差と前記比との積を計算すること、及び
前記第１の周期中の前記第１の光学部品の前記全体温度の前記推定値に前記積を加算して、前記第１の温度コントローラが前記第１の周期後の第２の周期中に前記第１の温度検知素子によって生成される温度指示を変化させる設定点を得ることによって、該設定点を求めることができる、請求項２２に記載の集積光デバイス。
【請求項２４】
安定した熱状態中に前記第１の温度検知素子によって生成される温度指示は、前記第１の加熱素子において散逸される前記電力の第１の実質的に線形な関数として変化し、該第１の実質的に線形な関数は、前記第１の加熱素子において前記電力が散逸されることに伴う、前記第１の温度検知素子によって生成される前記温度指示の変化率である第１の熱定数によって特徴付けられ、
安定した熱状態中の前記第１の光学部品の実効温度は、前記第１の加熱素子において散逸される前記電力の第２の実質的に線形な関数として変化し、該第２の実質的に線形な関数は、前記第１の加熱素子において前記電力が散逸されることに伴う、前記第１の光学部品の前記実効温度の変化率である第２の熱定数によって特徴付けられ、
安定した熱状態中の前記第２の光学部品の実効温度は、前記第２の加熱素子において散逸される前記電力の第３の実質的に線形な関数として変化し、該第３の実質的に線形な関数は、前記第２の加熱素子において前記電力が散逸されることに伴う、前記第２の光学部品の前記実効温度の変化率である第３の熱定数によって特徴付けられ、
前記第１の温度コントローラは、（ｉ）前記第１の温度検知素子から受信される１つ又は複数の温度指示、（ｉｉ）前記第１の加熱素子によって散逸される前記電力、及び（ｉｉｉ）前記第１の熱定数、に少なくとも部分的に基づいて第１の周期中の前記第１の光学部品の全体温度を推定することができ、
前記第１の光波長応答は、前記第１の光学部品の第１の実効温度において、前記第１の所定の波長に実質的に等しく、
前記第２の光波長応答は、前記第２の光学部品の第２の実効温度において、前記第２の所定の波長に実質的に等しく、
前記第１の温度コントローラは、
前記第１の実効温度と、前記全体温度の前記推定値との第１の差を計算すること、
前記第２の熱定数に対する前記第１の熱定数の比を計算すること、
前記第１の差と前記比との第１の積を計算すること、及び
前記第１の積を前記全体温度の前記推定値に加算して、前記第１の温度コントローラが前記第１の周期後の第２の周期中に前記第１の温度検知素子によって生成される温度指示を変化させる第１の設定点を得ることによって、該第１の設定点を求めることができ、
前記第１の温度コントローラは、
前記第２の熱定数と、前記第１の加熱素子において散逸される前記電力との第２の積を計算すること、
前記第２の実効温度を該第２の実効温度から減算することによって第２の差を計算すること、
前記第２の積を前記第２の差に加算することによってその和を計算すること、及び
前記和を前記第３の熱定数で割って、前記第１の温度コントローラが前記第２の加熱素子において散逸される前記電力を設定する第２の設定点を得ることによって、該第２の設定点を求めることができる、請求項１６に記載の集積光デバイス。
【請求項２５】
前記第１の加熱素子は第１の有効なパターン化されたヒータを含み、前記第２の加熱素子は第２の有効なパターン化されたヒータを含み、前記第１の光学部品は第１のアレイ導波回折格子を包含し、前記第２の光学部品は第２のアレイ導波回折格子を包含する、請求項２４に記載の集積光デバイス。
【請求項２６】
前記第１の所定の波長は前記第２の所定の波長に等しい、請求項２４に記載の集積光デバイス。
【請求項２７】
前記第１の加熱素子は、前記第１のアレイ導波回折格子上に配置される第１の材料から成る第１のパターン化された導電性薄膜を含む、請求項２５に記載の集積光デバイス。
【請求項２８】
前記第１の温度検知素子は、前記第１のアレイ導波回折格子に近接して配置される前記第１の材料から成る第２のパターン化された導電性薄膜を含む、請求項２７に記載の集積光デバイス。
【請求項２９】
光デバイスの光学部品の温度を安定させる方法であって、該光学部品は、該光学部品の温度の関数である光波長応答を有し、該方法は、
前記光学部品に近接して前記光デバイス上に配置される加熱素子を配備すること、ここで該加熱素子は前記光学部品の温度上昇を引き起こすことができる；
前記光デバイス上に温度検知素子を配備すること、ここで該温度検知素子は、該温度検知素子の場所において温度指示を生成することができ、ここで前記場所において前記加熱素子によって引き起こされる温度上昇は、前記光デバイスの少なくとも１つの領域において前記加熱素子によって引き起こされる対応する温度上昇よりも高い；及び
前記加熱素子及び前記温度検知素子に結合される温度コントローラを配備すること、ここで該温度コントローラは前記温度指示を受信し、前記温度検知素子から受信される前記温度指示に基づいて前記加熱素子において散逸される電力を設定し、それによって前記光波長応答を所定の波長まで変化させる；
を包含し、ここで前記温度コントローラは、前記光デバイスの線形化されたモデルに従って前記光波長応答を変化させる、方法。
【請求項３０】
前記光学部品は、相互に等しくない長さの複数の光路を含む干渉光学フィルタを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記光学部品はアレイ導波回折格子を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記加熱素子を配備することは、有効なパターン化されたヒータを配備することを包含する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記加熱素子を配備することは、前記アレイ導波回折格子上に配置される第１のパターン化された導電性薄膜を配備することを包含する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記温度検知素子を配備することは、前記アレイ導波回折格子上に配置される第２のパターン化された導電性薄膜を配備することを包含する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
前記第１のパターン化された導電性薄膜を配備することは、第１の材料から成る第１のパターン化された導電性薄膜を配備することを包含し、前記第２のパターン化された導電性薄膜を配備することは、前記第１の材料から成るパターン化された導電性薄膜を配備することを包含する、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記光学部品の前記光波長応答は、前記光学部品の第１の実効温度において、第１の所定の波長に実質的に等しく、
前記温度コントローラは、
（ｉ）前記温度検知素子から受信される１つ又は複数の温度指示、（ｉｉ）前記加熱素子によって散逸される前記電力、及び（ｉｉｉ）安定した熱状態中に前記加熱素子において前記電力が散逸されることに伴う前記温度指示の増加率、に基づいて前記光学部品の全体温度（Ｔｅ）を推定することができ、
前記温度コントローラは、
前記第１の実効温度と前記光学部品の前記全体温度の推定値との差を計算すること、
前記第２の熱定数に対する前記第１の熱定数の比を計算すること、
前記差と前記比との積を計算すること、及び
前記積を前記全体温度の前記推定値に加算して、前記温度コントローラが前記温度検知素子の温度指示を変化させる設定点を得ることによって、該設定点を求めることができる、請求項２９に記載の方法。
【請求項３７】
光デバイスの光学部品の温度を安定させる方法であって、該光学部品は、該光学部品の温度の関数である光波長応答を有し、前記光学部品が第１の実効温度にあるときに、前記光波長応答は所定の波長に等しく、該方法は、
前記光デバイス上の温度検知素子から温度指示を受信すること、ここで該温度検知素子は該温度検知素子の場所において前記温度指示を生成することができる；及び
前記光デバイス上の加熱素子に与えられる電力を調整し、それによって前記光学部品の実効温度を前記第１の実効温度に変化させる、ここで該電力を調整することは、前記光デバイスの線形化されたモデルを用いることを包含し、安定した熱状態において、前記光学部品の前記実効温度は、前記加熱素子に与えられる前記電力を増加させるのに伴って第１の速度で増加し、前記温度指示は、前記加熱素子に与えられる前記電力を増加させるのに伴って第２の速度で増加する；
を包含する方法。
【請求項３８】
前記光学部品はアレイ導波回折格子を含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記光デバイスは前記アレイ導波回折格子上に配置される有効なパターン化されたヒータを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
光デバイスの第１の光学部品及び第２の光学部品の温度を安定させる方法であって、該第１の光学部品は、該第１の光学部品の温度の関数である第１の光波長応答を有し、該第１の光波長応答は、前記第１の光学部品が第１の実効温度にあるときに、第１の所定の波長に等しく、前記第２の光学部品は、該第２の光学部品の温度の関数である第２の光波長応答を有し、前記第２の光波長応答は、前記第２の光学部品が第２の実効温度にあるときに、第２の所定の波長に等しく、該方法は、
前記第１の光学部品に近接して配置される前記光デバイス上の第１の温度検知素子から第１の温度指示を受信すること、ここで該第１の温度検知素子は、該第１の温度検知素子の場所において前記第１の温度指示を生成することができる；
前記第１の光学部品に近接して前記光デバイス上に配置される第１の加熱素子に与えられる第１の電力を調整し、それによって前記第１の光学部品の実効温度を前記第１の実効温度に変化させる、ここで該第１の電力を調整することは、前記光デバイスの線形化されたモデルに従って、第１のフィードバック制御ループにおいて前記第１の温度指示を用いることで前記第１の電力を設定することを包含する；
前記第２の光学部品に近接して配置される前記光デバイス上の第２の温度検知素子から第２の温度指示を受信すること、ここで前記第２の温度検知素子は、該第２の温度検知素子の場所において前記第２の温度指示を生成することができる；及び
前記第２の光学部品に近接して前記光デバイス上に配置される第２の加熱素子に与えられる第２の電力を調整し、それによって前記第２の光学部品の実効温度を前記第２の実効温度に変化させる、ここで該第２の電力を調整することは、前記光デバイスの前記線形化されたモデルに従って、第２のフィードバック制御ループにおいて前記第２の温度指示を用いることで前記第２の電力を設定することを包含する；
を包含し、ここで前記線形化されたモデルによれば、安定した熱状態において、前記第１の光学部品の実効温度が、前記第１の電力を増加させるのに伴って第１の速度で増加し、前記第１の温度指示が、前記第１の電力を増加させるのに伴って第２の速度で増加し、前記第２の光学部品の実効温度が、前記第２の電力を増加させるのに伴って第３の速度で増加し、前記第２の温度指示が、前記第２の電力を増加させるのに伴って第４の速度で増加する、方法。
【請求項４１】
前記第１の光学部品は第１のアレイ導波回折格子を含み、前記第２の光学部品は第２のアレイ導波回折格子を含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記第１の加熱素子は第１の有効なパターン化された回折格子を含む、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記第１の所定の波長は、前記第２の所定の波長に等しい、請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】
光デバイスの第１の光学部品及び第２の光学部品の温度を安定させる方法であって、該第１の光学部品は、該第１の光学部品の温度の関数である第１の光波長応答を有し、該第１の光波長応答は、前記第１の光学部品が第１の実効温度にあるときに、第１の所定の波長に等しく、前記第２の光学部品は、該第２の光学部品の温度の関数である第２の光波長応答を有し、前記第２の光波長応答は、前記第２の光学部品が第２の実効温度にあるときに、第２の所定の波長に等しく、該方法は、
前記第１の光学部品に近接して配置される前記光デバイス上の温度検知素子から温度指示を受信すること、ここで該温度検知素子は、該温度検知素子の場所において前記温度指示を生成することができる；
前記第１の光学部品に近接して前記光デバイス上に配置される第１の加熱素子に与えられる第１の電力を調整し、それによって前記第１の光学部品の実効温度を前記第１の実効温度に変化させる、ここで該第１の電力を調整することは、前記光デバイスの線形化されたモデルに従って、フィードバック制御ループにおいて前記温度指示を用いることで前記第１の電力を設定することを包含する；及び
前記第２の光学部品に近接して前記光デバイス上に配置される第２の加熱素子に与えられる第２の電力を調整し、それによって前記第２の光学部品の実効温度を前記第２の実効温度に変化させる、ここで該第２の電力を調整することは、前記温度指示と前記光デバイスの前記線形化されたモデルにおける前記第１の電力のレベルとを用いることで前記第２の電力を設定することを包含する；、
を包含し、ここで前記線形化されたモデルによれば、安定した熱状態において、前記第１の光学部品の実効温度が、前記第１の電力を増加させるのに伴って第１の速度で増加し、前記温度指示が、前記第１の電力を増加させるのに伴って第２の速度で増加し、前記第２の光学部品の実効温度が、前記第２の電力を増加させるのに伴って第３の速度で増加する、方法。
【請求項４５】
前記第１の光学部品は第１のアレイ導波回折格子を含み、前記第２の光学部品は第２のアレイ導波回折格子を含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記第１の加熱素子は第１の有効なパターン化された回折格子を含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記第１の所定の波長は、前記第２の所定の波長に等しい、請求項４４に記載の方法。
【請求項４８】
光デバイスの第１の光学部品及び第２の光学部品の温度を安定させる方法であって、該第１の光学部品は、該第１の光学部品の温度の関数である第１の光波長応答を有し、該第１の光波長応答は、前記第１の光学部品が第１の実効温度にあるときに、第１の所定の波長に等しく、前記第２の光学部品は、該第２の光学部品の温度の関数である第２の光波長応答を有し、前記第２の光波長応答は、前記第２の光学部品が第２の実効温度にあるときに、第２の所定の波長に等しく、該方法は、
前記第１の光学部品に近接して配置される前記光デバイス上の第１の温度検知素子から第１の温度指示を受信すること、ここで該第１の温度検知素子は、該第１の温度検知素子の場所において前記第１の温度指示を生成することができる；
前記第１の光学部品に近接して前記光デバイス上に配置される第１の加熱素子に与えられる第１の電力を調整し、それによって前記第１の光学部品の実効温度を前記第１の実効温度に変化させる、ここで該第１の電力を調整するステップは、前記光デバイスの線形化されたモデルに従って、第１のフィードバック制御ループにおいて前記第１の温度指示を用いることで前記第１の電力を設定することを包含する；
前記第２の光学部品に近接して配置される前記光デバイス上の第２の温度検知素子から第２の温度指示を受信すること、ここで前記第２の温度検知素子は、該第２の温度検知素子の場所において前記第２の温度指示を生成することができる；及び
前記第２の光学部品に近接して前記光デバイス上に配置される第２の加熱素子に与えられる第２の電力を調整し、それによって前記第２の光学部品の実効温度を前記第２の実効温度に変化させる、ここで該第２の電力を調整することは、前記光デバイスの前記線形化されたモデルに従って、第２のフィードバック制御ループにおいて前記第２の温度指示を用いることで前記第２の電力を設定することを包含する；
を包含する、方法。
【請求項４９】
光デバイスの第１の光学部品及び第２の光学部品の温度を安定させる方法であって、該第１の光学部品は、該第１の光学部品の温度の関数である第１の光波長応答を有し、該第１の光波長応答は、前記第１の光学部品が第１の実効温度にあるときに、第１の所定の波長に等しく、前記第２の光学部品は、該第２の光学部品の温度の関数である第２の光波長応答を有し、前記第２の光波長応答は、前記第２の光学部品が第２の実効温度にあるときに、第２の所定の波長に等しく、該方法は、
前記第１の光学部品に近接して配置される前記光デバイス上の温度検知素子から温度指示を受信すること、ここで前記温度検知素子は、該温度検知素子の場所において前記温度指示を生成することができる；
前記第１の光学部品に近接して前記光デバイス上に配置される第１の加熱素子に与えられる第１の電力を調整し、それによって前記第１の光学部品の実効温度を前記第１の実効温度に変化させる、ここで該第１の電力を調整するステップは、前記光デバイスの線形化されたモデルに従って、フィードバック制御ループにおいて前記温度指示を用いることで前記第１の電力を設定することを包含する；及び
前記第２の光学部品に近接して前記光デバイス上に配置される第２の加熱素子に与えられる第２の電力を調整し、それによって前記第２の光学部品の実効温度を前記第２の実効温度に変化させる、ここで該第２の電力を調整することは、前記温度指示と前記光デバイスの前記線形化されたモデルにおける前記第１の電力のレベルとを用いることで前記第２の電力を設定することを包含する；
を包含する、方法。
【請求項５０】
集積光デバイスであって、
光学部品であって、該光学部品の温度の関数である光波長応答を有する光学部品と、
前記光学部品において電力を散逸することによって前記光学部品の温度を調整する手段であって、散逸される前記電力は前記光学部品の前記実効温度又は前記光学部品の温度指示のうちの少なくとも一方の少なくとも１つの線形化された関数を用いて求められる、前記光学部品の温度を調整する手段と、
を備える集積光デバイス。
【請求項５１】
集積光デバイスであって、
第１の光学部品であって、該第１の光学部品の温度の関数である第１の光波長応答を有する第１の光学部品と、
第２の光学部品であって、該第２の光学部品の温度の関数である第２の光波長応答を有する第２の光学部品と、
前記第１の光学部品及び前記第２の光学部品において電力を散逸することによって前記第１の光学部品及び前記第２の光学部品の前記温度を調整する少なくとも１つの手段であって、前記温度を調整する各手段によって散逸される前記電力は前記光学部品の前記実効温度又は前記光学部品の温度指示のうちの少なくとも一方の少なくとも１つの線形化された関数を用いて求められる前記第１の光学部品及び前記第２の光学部品の前記温度を調整する少なくとも１つの手段と、
を備える集積光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は包括的には光ファイバ通信に関し、より詳細には、光導波路フィルタ及び他の温度感受性の集積光学部品（integrated optical components:統合された光学部品）の同調（チューニング）及び温度安定化に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、数十年にわたって、光ファイバ技術が電気通信において用いられている。高帯域幅（high-bandwidth）の用途において、光ファイバは実質的に、旧式の銅線に取って代わっている。このように移り変わっている理由は数多くある。光ファイバが銅線よりも優れている点には、帯域幅（バンド幅）が広いこと、信号減衰が小さいこと、軽量であること、電磁干渉の影響を受けないこと、電気火花が発生しないこと、クロストークを実質的になくすことができること、物理的に可撓性であること、サイズが小さいこと、及び低コストであることが包含される。
【０００３】
光ネットワークでは、送信されることになる電気信号が、通常、１．３μｍ帯又は１．５μｍ帯の波長の赤外線の光を変調する。変調された光は光ファイバを介して送信、受信、及び復調されて、元の電気信号のコピーが再生される。
【０００４】
多数の光ファイバネットワークは商用のデータ輸送を対象にしている。したがって、ネットワーク事業者は、低コストで、信頼性、忠実度、効率及び安全性が高い、広帯域の能力を求めている。単一のファイバの伝送帯域幅（transmission bandwidth）はかなり広い。現在、単一波長チャネルにおいて１０Ｇｂｉｔｓ／ｓ（ＯＣ−１９２）及び４０Ｇｂｉｔｓ／ｓ（ＯＣ−７６８）でデータを輸送するコスト効率の良いシステムが市販されている。しかし、１本のファイバから理論的に実現可能な全スループットは、それよりもはるかに高く、数十テラヘルツである。高密度波長分割多重（Dense wavelength division multiplexing：ＤＷＤＭ）システムは、この利用可能なスペクトルのさらに多くの部分を使用するために発展してきた。そのようなシステムでは、数多くの異なる波長チャネルを同時に用いて、同じファイバを介して複数のデータ搬送信号が送信される。各波長が１０Ｇｂｉｔ／ｓ程度を搬送し、単一のファイバにおいて１．６Ｔｂｉｔ／ｓの全容量を提供する、最大で１６０の異なる波長を用いるシステムが開発されている。必要とする容量がさらに小さいファイバリンクの場合、粗密度波長分割多重（Coarse wavelength division multiplexing：ＣＷＤＭ）と呼ばれ、さらに広い間隔の波長で、より少ないチャネルを用いる低密度のアーキテクチャを同じようにして用いることができる。ＤＷＤＭ及びＣＷＤＭはまとめて、波長分割多重、すなわちＷＤＭと呼ばれる。
【０００５】
ＷＤＭ光ネットワークでは、送信するときに複数の個別の波長を多重化（統合）し、受信するときに、それらの波長を逆多重化（分離）して個別のチャネルに戻す必要がある。多重化機能及び逆多重化機能は、光学フィルタ、典型的には薄膜干渉フィルタ、アレイ導波路回折格子（arrayed waveguide grating：ＡＷＧ）のような導波路干渉計、又はファイバブラッグ回折格子（fiber Bragg grating）によって実行される。光ネットワークのノードは、典型的には、次の両方のタイプの機能を提供する。すなわち、ノードに入ってくる１つ又は複数のファイバ上の個々の波長チャネルのうちのいくつか又は全てを抽出すること、そして、それらの波長のうちのいくつかを、ローカルな供給源（ソース）からのデータを搬送する新たな波長と合成し直して、ノードから出て行く１つ又は複数のファイバの中に送出する。これらの機能及び他の機能を実行する光フィルタが、ＷＤＭ光ネットワーク全体の中に大量に分散される。
【０００６】
データを光学的表現から電気的表現に、又は電気的表現から光学的表現に変換するには著しいコストがかかる。それゆえ、通常はノードの局所的なトラフィックとは無関係であるデータは、トランスペアレント（透過的）に、すなわち変換されることなく又は非線形処理されることなく、ノードの中を通されることが好ましい。トランスペアレントであるため、所与の光信号はネットワーク内のその経路上にあるいくつかの光フィルタを通り抜けることができる。信号忠実度が過度に劣化するのを避けるために、分散ネットワークでは、直接接続の場合よりも、光フィルタの帯域形状並びに位相応答の精度及び安定性がさらに厳密に制御される必要がある。
【０００７】
ＡＷＧは、集積された平面導波路から形成され、より多くのチャネル数に容易に拡張される。ＡＷＧは、一般的に用いられるフィルタアーキテクチャから最近になって開発されたが、高性能であり且つコスト効率が良いことから、８つ以上の光チャネルが多重化又は逆多重化される用途において普及し始めている。図１は、入力導波路１２と、１つ又は複数の出力導波路１４と、並んで配置される導波路のフェーズドアレイ１６と、一対の集束スラブ領域１８及び１９とを備える典型的なアレイ導波回折格子１０を示す。集束スラブ領域１８は、入力導波路１２からの光を、フェーズドアレイ１６の導波路の近端に結合し、一方、集束スラブ領域１９は、フェーズドアレイ１６の導波路の遠端において生じる光を出力導波路１４に結合する。フェーズドアレイ１６の導波路は異なる長さを有し、隣接する導波路間には、一定の光路長差ΔＬｏｐがある。
【０００８】
単色光が入力導波路１２を照射するとき、スラブ１８は、光のエネルギーを導波路１６ａ〜１６ｎの近端の中に拡散する。導波路１６ａ〜１６ｎの光路長が異なるため、光が進行する特定の導波路に応じて、導波路１６ａ〜１６ｎの遠端において生じる光は異なる位相を有する。生じる光が集束スラブ領域１９によって合成された後に、光の波長に応じて、或る点において異なる位相が強め合うように干渉する。その点が出力導波路１４のうちの１つと一致する場合には、その光はこの光導波路に結合される。単色光の波長を変更することによって、強め合う干渉の点が変化し、それが１つの出力導波路（たとえば、１４ａ）から別の出力導波路（たとえば、１４ｂ）に移動する。
【０００９】
線形システム理論から既知であるように、以下のスペクトル分布を有する非単色ＷＤＭ光信号は、単に個々の単色信号ｃｉ＊λｉの集合物として処理することができる。
【００１０】
【数１】
2009522595.tif 000003
【００１１】
それゆえ、入力導波路１２がこのＷＤＭ信号を照射されるとき、その成分である波長成分λｉはそれぞれ、異なる点において集束することになり、異なる出力導波路１４に結合される。したがって、ＷＤＭ信号の成分波長チャネルλｉは、異なる出力導波路１４の中に物理的に分離される、すなわち逆多重化される。電磁界に適用することができる相反原理によれば、入力導波路１２上に入射する波長λｊが出力導波路１４ｊの中に導かれる場合には、出力導波路１４ｊ上に入射する同じ波長チャネルλｊが、入力導波路１２の中に導かれる、すなわち多重化される。したがって、アレイ導波回折格子１０は、入力としていずれの端部が選択されるかによって、マルチプレクサ及びデマルチプレクサの両方として用いることができる。
【００１２】
ＡＷＧを形成するために用いられる平面導波路技術は、光集積化技術である。光ネットワークノードが益々複雑になるにつれて、ＡＷＧは、１つのチップ上に集積される複数の光学回路素子のうちの１つに過ぎなくなる。集積度を高めたデバイスの例には、マルチプレクサ／デマルチプレクサの調和している対、アド−ドロップマルチプレクサ、プログラム可能な波長ブロッカ、及び波長選択性ルーティングスイッチが含まれる。当然、１つ又は複数のアレイ導波回折格子を含むことがある他の集積光回路も存在する。
【００１３】
光学フィルタの帯域形状の精度及び安定性、並びにＡＷＧの位相応答をより厳密に制御する１つの方法は、ＡＷＧの中心波長を制御することである。ＡＷＧの中心波長λｃは、ＡＷＧのフェーズドアレイの導波路の中の位相シフトに依存する（「中心波長」は、特定の出力導波路内に最適に、又は実質的に最適に導かれる波長を意味する）。その位相シフトは導波路の屈折率に依存し、屈折率は導波路の温度に依存する。シリカを基にする導波路の場合、屈折率の温度係数の大きさ（ｄｎ／ｄＴ）は、実質的に１０−５／（℃）、すなわち１００万分の１０／℃であり、それは同じ大きさの波長温度係数（ｄλ／ｄＴ）に換算され、且つ１．５μｍ波長において約２ＧＨｚ／（℃）の温度周波数係数（ｄｆ／ｄＴ）に換算される。約１００ＧＨｚ以下のチャネル間隔の場合、商用の温度範囲である６０℃にわたってアレイ導波回折格子が動作するだけでも問題が生じる。さらに、費用のかかるトリミングを用いない場合、相対的に狭いチャネル間隔でも十分な中心波長精度を有するアレイ導波回折格子を製造するのは難しい。このため、アレイ導波回折格子及び類似の光学部品は、中心波長の安定化が行われる。
【００１４】
最も一般的には、この安定化は、光学チップの温度を能動的に調整することによって達成される。この方法によれば、加熱素子が部品の温度を設定点温度（set-point temperature）まで均一に高める。設定点温度の選択を変更することによって、回折格子を選択された中心波長に同調させることができるようになり、トリミングが不要になるか、又はその必要性が低減され、歩留まりが増加する。アレイ導波回折格子を熱的に同調させる基本的な方法に関する１つの変形では、フェーズドアレイの他の導波路よりも、そのアレイのいくつかの導波路の長さをより長く覆うように、集積ヒータがパターン化（パターン形成）される。ヒータの形状が適切に選択される場合には、パターン化されたヒータの動作によって生成される局所的な加熱によって、隣接する導波路間の実効的な光路長差が大きくなる。言い換えると、それにより、波形の傾斜が、アレイの導波路にわたって均一に分布するヒータから生じる場合よりも、何倍も増加する（又は減少する）。パターン化されたヒータは、フェーズドアレイの導波路に不均一に影響を及ぼすため、ヒータの温度に対する中心波長の感度が増し、それと共に、回折格子の同調範囲も大きくなる。したがって、中心波長のシフトはさらに効率的になり、加える熱エネルギーが少なくても、出力波長の同じ熱光学的傾斜を生み出すことができる。本明細書において、そのようなパターン化されたヒータは、「有効なパターン化（パターン形成）されたヒータ（efficient patterned heaters）」とも呼ばれる。
【００１５】
光集積回路は、アレイ導波回折格子、導波路、光カプラ、スプリッタ、３次元光学メモリデバイス、ブラッグ回折格子、光減衰器、光学スプリッタ、光学フィルタ、光学スイッチ、レーザ、変調器、インターコネクタ（相互接続）、光学アイソレータ、光学アド−ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）、光学増幅器、偏光子、光学サーキュレータ、移相器、光学ミラー／反射器、光学位相リターダ（Optical phase-retarder）、光学検出器、及び他の光学部品を含むことがある。光集積回路は、厳密な意味では「回路」ではない（たとえば、それらは「グランド」経路を持たない）が、電気的な集積回路との類似性によって、一般的に光集積回路と呼ばれることを理解すべきである。電気的な（半導体）集積回路の場合と同様に、共用基板上にいくつかの光学部品を形成する結果として、製造中のコストを大幅に節約することができること、及びアセンブリをさらに小型化することができることを含む、いくつかの利点がもたらされる。共通の基板上に平面導波路と共に構築されるマルチデバイス光集積回路は、「平面光波回路（planar lightwave circuit(s)）」、すなわちＰＬＣ（複数はＰＬＣs）として既知である。
【００１６】
ＤＷＤＭのために一般的に用いられる１００ＧＨｚ光周波数格子に直接ＡＷＧを形成するために、絶対屈折率の精度は、１０−５よりも高い必要があるであろう。このレベルのプロセス制御は現時点では達成するのが難しい。既に記載したように、実際の製造偏差は、能動的に安定させるために、選択された動作温度を調整することによって補償することができる。同じチップ上の２つのＡＷＧが同じ安定化温度を必要とするとは考えにくい。波長安定化に関して現在用いられている方法を考えると、所与のＰＬＣ上にある２つ以上の回折格子を熱的に制御することは難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、光学部品の温度を正確に安定させる方法が必要とされている。また、共通の基板上に多数の温度安定化した部品、特にアレイ導波回折格子を含むことができる光波回路が必要とされている。さらに、部品の中心波長を安定させておくために、光学部品の温度を高い精度で制御する方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、これらの要求のうちの１つ又は複数を満たす装置及び方法を対象とする。本明細書において開示される発明は、光学部品であって当該光学部品の温度の関数である光波長応答（optical wavelength response）（たとえば中心波長：center  wavelength）を有する、光学部品と、光学部品の温度上昇を引き起こすことができるように光学部品に近接して配置される加熱素子（heating element）とを備える集積光デバイスである。当該光学部品の第１の実効温度では、かかる光学部品の光波長応答は、所定の波長に実質的に等しい。集積光デバイスはさらに温度検知素子を備え、当該温度検知素子は当該温度検知素子の場所において温度指示を生成することができ、加熱素子によってその場所において引き起こされる温度上昇は、光デバイスの少なくとも１つの領域において加熱素子によって引き起こされる対応する温度上昇よりも高い。温度検知素子及び加熱素子はいずれも温度コントローラに接続することができ、当該温度コントローラは、温度検知素子から温度指示を受信し、光波長応答を所定の波長まで変化させるために、その温度指示に基づいて、加熱素子において散逸される電力を設定する。その集積光デバイスは、光デバイスの安定した熱状態中に、温度検知素子によって生成される温度指示が、加熱素子において散逸される電力の第１の実質的に線形な関数として変化し、光学部品の実効温度が、加熱素子において散逸される電力の第２の実質的に線形な関数として変化するように設計される。
【００１９】
第１の実質的に線形な関数は、加熱素子において電力が散逸されることに伴う温度指示の増加率である第１の熱定数によって特徴付けられ、一方、第２の実質的に線形な関数は、加熱素子において電力が散逸されることに伴う光波長応答の変化率である第２の熱定数によって特徴付けられる。
【００２０】
動作中に、温度コントローラは、（ｉ）第１の周期中に温度検知素子から受信される１つ又は複数の温度指示、（ｉｉ）第１の周期中に加熱素子によって散逸される電力、及び（ｉｉｉ）第１の熱定数に基づいて、第１の周期中に光学部品の全体温度を推定する。その後、温度コントローラは、以下の計算を行うことによって、第１の周期後の第２の周期中に、温度検知素子の温度指示を変化させる設定点（set-point）を求める。
（１）第１の実効温度と、第１の周期中の光学部品の全体温度の推定値との差を計算すること、
（２）第２の熱定数に対する第１の熱定数の比を計算すること、
（３）その差とその比との積を計算すること、及び
（４）第１の周期中の光学部品の全体温度の推定値にその積を加算して、設定点を得ること。
【００２１】
集積光デバイスの別の態様は、上記の２組の部品、すなわち２つの光学部品、２つの加熱素子及び温度検知素子、並びに２つの温度コントローラを含む。各組の部品は、他の組とは実質的に独立して機能して、特定の中心波長に対応する部品の特有の実効温度において各光学部品（たとえば、光学フィルタ）を安定させる。２つの中心波長は同じにすることができるが、２つの回折格子の実効温度は通常、２つの波長が同じ場合であっても異なる。任意選択的に、単一の温度コントローラを用いて、両方の光学部品を安定させることができる。
【００２２】
他の態様では、集積光デバイスは、第１の光学部品及び第２の光学部品と、第１の加熱素子及び第２の加熱素子と、１つの温度検知素子と、１つの温度コントローラとを備える。第１の光学部品は、第１の光学部品の温度の関数である第１の光波長応答を有し、第１の光波長応答は、第１の光学部品の第１の実効温度における第１の所定の波長に実質的に等しい。第１の加熱素子は第１の光学部品に近接して配置され、第１の光学部品の温度上昇を引き起こすことができ、一方、温度検知素子は、第１の温度検知素子の第１の場所において温度指示を生成することができる。第１の場所は、第１の加熱素子によって第１の場所において引き起こされる温度上昇が、光デバイスの第１の場所から離れた第１の領域において第１の加熱素子によって引き起こされる対応する温度上昇よりも高いような場所である。典型的には、第１の温度検知素子は、第１の加熱素子及び第１の光学部品の近くに配置される。温度コントローラは、第１の加熱素子及び第１の温度検知素子に結合され、第１の光波長応答を第１の所定の波長に変化させる（ドライブする）ために、第１の温度検知素子から温度指示を受信し、第１の温度検知素子から受信される温度指示に基づいて第１の加熱素子において散逸される電力を設定することができる。
【００２３】
第２の光学部品は、第２の光学部品の温度の関数である第２の光波長応答を有し、第２の光波長応答は、第２の光学部品の第２の実効温度における第２の所定の波長に実質的に等しい。第２の加熱素子は第２の光学部品に近接して配置され、第２の光学部品の温度上昇を引き起こすことができる。
【００２４】
本態様の部品配置及び他の設計上の選択事項は、安定した熱状態中に第１の温度検知素子によって生成される温度指示が、第１の加熱素子において散逸される電力の第１の実質的に線形な関数として変化するようになされ、第１の実質的に線形な関数は、第１の加熱素子において電力が散逸されることに伴う、第１の温度検知素子によって生成される温度指示の変化率である第１の熱定数によって特徴付けられる。安定した熱状態中の第１の光学部品の実効温度は、第１の加熱素子において散逸される電力の第２の実質的に線形な関数として変化し、第２の実質的に線形な関数は、第１の加熱素子において電力が散逸されることに伴う、第１の光学部品の実効温度の変化率である第２の熱定数によって特徴付けられる。安定した熱状態中の第２の光学部品の実効温度は、第２の加熱素子において散逸される電力の第３の実質的に線形な関数として変化し、第３の実質的に線形な関数は、第２の加熱素子において電力が散逸されることに伴う、第２の光学部品の実効温度の変化率である第３の熱定数によって特徴付けられる。
【００２５】
動作中に、温度コントローラを用いて、（ｉ）第１の温度検知素子から受信される１つ又は複数の温度指示、（ｉｉ）第１の加熱素子によって散逸される電力、及び（ｉｉｉ）第１の熱定数に少なくとも部分的に基づいて、第１の周期中の第１の光学部品の全体温度を推定することができる。その後、温度コントローラを用いて、第１の設定点を求めることができ、温度コントローラは、第１の周期後の第２の周期中に、第１の温度検知素子によって生成される温度指示を第１の設定点まで変化させる。第１の設定点は以下のように求めることができる。
【００２６】
温度コントローラは、（１）第１の実効温度と全体温度の推定値との間の第１の差を計算し、（２）第２の熱定数に対する第１の熱定数の比を計算し、（３）第１の差と比との第１の積を計算し、（４）第１の積を全体温度の推定値に加算して、第１の設定点を得る。
【００２７】
また、温度コントローラを用いて、第２の設定点を求めることもでき、温度コントローラは、第２の加熱素子において散逸される電力を第２の設定点に設定する。第２の設定点は以下のように求めることができる。
【００２８】
温度コントローラは、（１）第２の熱定数と第１の加熱素子において散逸される電力との第２の積を計算し、（２）第２の実効温度から第２の実効温度を減算することによって第２の差を計算し、（３）第２の積を第２の差に加算することによって和を計算し、（４）その和を第３の熱定数で割って、第２の設定点を得る。
【００２９】
本発明のこれらの特徴及び態様並びに他の特徴及び態様は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を参照することによってさらに理解が進むであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
ここで、添付の図面に示される本発明のいくつかの実施形態が詳しく参照される。可能な限り、同じ又は類似の部分を参照するために、図面及び説明において同じ又は類似の参照符号が用いられる。それらの図面は簡略化されており、正確な縮尺を有しない。便宜的に且つ明確にするためだけに、添付の図面に関して、上側、下側、左、右、上へ、下へ、上方、上、下、真下、後及び前などの方向に関する用語が用いられることがある。方向に関するこれらの用語及び類似の用語は、どのような形であっても、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。さらに、用語「アレイ導波回折格子」、「回折格子」及び「ＡＷＧ」は、その違いが言及されない限り、又は他の方法で文脈から明らかにされない限り、入れ替えて用いることができる。また、ＡＷＧ及び同等な用語は、物理的な導波路アレイと、そのようなアレイを基にする光学フィルタデバイスとの両方を参照するために用いられる。
【００３１】
図面をさらに詳細に参照すると、図２Ａ及び図２Ｂはそれぞれ、本発明による、１つの例示的な温度制御式アレイ導波回折格子２００の平面図、及び（線Ａ−Ａ’に沿った）断面図を示す。回折格子２００は、平面基板２０５上に構築することができ、この特定の実施形態では、基板はシリコンから形成することができる。基板２０５上に下部クラッディング層２１０を堆積することができ、下部クラッディング層２１０上に複数の導波路２２０を形成することができる。下部クラッディング層２１０上、且つ導波路２２０上に上部クラッディング層２１５を形成することができ、それにより、２つのクラッディング層２１０及び２１５が導波路２２０を取り囲むようになる。クラッディング層２１０及び２１５はシリカから形成することができ、一方、導波路２２０は、ドープされたシリカから形成することができる。導波路２２０の材料の屈折率は、クラッディング層２１０及び２１５の材料の屈折率よりも高くすることができ、それにより、光が、図示される断面の平面に対して垂直な方向に導波路２２０の中を進行することができるようになる。図２Ａから明らかなように、導波路２２０は曲線から成り、それにより、個々の終端間で異なる長さ及び位相シフトを提供することができる。
【００３２】
集積パターン化ヒータ（集積されたパターン化されたヒータ）２２７は楔形（wedge-shaped）を成すことができるが、他の形状を用いることもできる。それは、バス２３０Ａ〜Ｄと、ヒータ素子２３５Ａ及び２３５Ｂとを含む。図示される実施形態では、各ヒータ素子２３５は、導波路２２０のうちの１つの上において一対のバス２３０間に及び、単位長当たり同じ電力を散逸するように設計することができる。バス２３０は、ヒータ素子２３５よりも厚くして、各ヒータ素子２３５に対して相対的に一定の動作電圧を与えることができる。したがって、ヒータ素子２３５によって覆われる導波路２２０の部分の単位長当たりに生成される熱も、実質的に同じにすることができる。したがって、ヒータ２２７の動作に起因して結果として光波に傾斜が生じるが、ヒータ２２７の動作によって引き起こされる歪みは相対的に小さい。
【００３３】
ヒータ２２７によって加えられる電力の変化に対する導波路２２０の屈折率の応答時間は、１ミリ秒よりも長くすることができる（ただし、１ミリ秒未満の応答時間も可能である）。これにより、ＡＣ又はＰＷＭ信号が適切に高い周波数を有する限り、ヒータ２２７は、直流（ＤＣ）で動作することができるだけでなく、交流（ＡＣ）又はパルス幅変調（ＰＷＭ）電気信号でも動作することができるようになる。実施形態によっては、周波数は、応答時間の逆数によって決定されるしきい値よりも高くすることができる。他のさらに具体的な実施形態では、周波数は約１ＫＨｚよりも高くすることができる。
【００３４】
参照符号２２５は、回折格子２００の温度をモニタリングするための１つの例示的な温度センサを示す。一実施形態では、温度センサは、ヒータ２２７と同じ材料から形成することができ、上部クラッディング層２１５上に堆積することができ、ヒータバス２３０及びヒータ素子２３５と共に形成することができる。温度センサ２２５のために用いられる材料は、正の抵抗温度係数を有し、対象となる温度、たとえば約３０℃〜約１２０℃の範囲（複数可）内の温度のスペクトルにわたって実質的に線形の挙動を示す。回折格子２００のいくつかの変形では、プラチナ、ニッケル及びタングステンが、センサ２２５を構成するために用いられる材料である。図２Ａに示されるように、温度センサ２２５の具体的なパターンは、バス２３０Ａ及び２３０Ｂのかなりの部分に沿って延在し、その場所に沿って温度の或る平均化を実現する。別の例示的な温度センサ設計が図５に示されており、温度センサ５２５が、回折格子５００の温度のさらに局所的な読み値を提供する。
【００３５】
図３は、本発明による、１つの例示的なアレイ導波回折格子３００の平面図を示す。この図から分かるように、パターン化されたヒータ３２７のヒータ素子３３５は、各バス対３３０間においてジグザグに配置される。各ヒータ素子３３５の長さは実質的に等しくすることができ、単位長当たりの各ヒータ素子３３５の抵抗も実質的に一定にすることができる。結果として、各素子３３５は、単位長当たり実質的に同じ電力を散逸することができる。導波路３２０は図３の上側に向かうほど長く、図３の下側に向かうほど短くなるため、ヒータ素子３３５は、異なる数の導波路３２０を覆うようにジグザグに配置される。さらに、導波路３２０のうちの１つの導波路の異なる部分が、異なるヒータ素子３３５によって覆われることができる。たとえば、それぞれ両方の導波路３２０Ａ及び３２０Ｂの部分を覆うヒータ素子３３５Ａ及び３３５Ｂを参照されたい。
【００３６】
平面光波回路上にアレイ導波路構造を形成するための工程は一般的に、当業者に既知であり、したがって、詳細に説明する必要はない。完全を期すために、以下に簡単な説明を記載する。
【００３７】
再び図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、熱酸化、化学気相成長（chemical vapor deposition：ＣＶＤ）、火炎加水分解堆積（flame hydrolysis deposition：ＦＨＤ）、及びレーザ反応堆積（laser reactive deposition：ＬＲＤ）のような既知の技法を用いて、基板２０５上に下部クラッディング層２１０を成長させることができるか、又は堆積することができる。同じく、ＣＶＤ、ＦＨＤ又はＬＲＤを用いて、下部クラッディング層２１０上に、ドープされたシリカ層を堆積することができる。ドープされたシリコン層は、下部クラッディング層２１０の屈折率よりも高い屈折率を有する。フォトリソグラフィ技法を用いて、ドープされたシリコン層上に、曲線を成す導波路２２０を画定するフォトレジストマスクを転写することができ、マスクを通じて露出されるドープされたシリカ層のエリアを反応性イオンエッチングすることによって、導波路２２０を形成することができる。次に、フォトレジストマスクを除去することができ、導波路２２０上に、且つ下部クラッディング層２１０上に、ＣＶＤ、ＦＨＤ又はＬＲＤを用いて、上部クラッディング層２１５を堆積することができる。上部クラッディング層２１５は、シリカ、又はドープされたシリカから形成することができ、導波路２２０の屈折率よりも低い屈折率を有する。具体的な一実施形態では、上部クラッディング層２１５の屈折率は、下部クラッディング層２１０の屈折率と実質的に一致し、導波路２２０の上部表面の上に約５マイクロメートル〜約２０マイクロメートルの厚みを有する。
【００３８】
上部クラッディング層２１５上に、たとえば、ＣＶＤ，ＬＲＤ、ＦＨＤ、スピンオンコーティング、蒸着、又はスパッタリング技法を用いて、薄膜導電層を形成することができる。別のフォトレジストマスク及びエッチング工程を用いて、導電層をパターン化して、集積ヒータ２２７及び温度センサ２２５を形成することができる。回折格子２００のいくつかの変形では、その後、デバイス全体を保護層でコーティングすることができ、保護層は、たとえば、ＣＶＤ又はＬＲＤ又はＦＨＤによって堆積される二酸化シリコン又は酸窒化シリコンから形成することができる。
【００３９】
図４は、本発明による、アレイ導波回折格子のヒータを駆動するための１つの例示的な温度制御システム４００のハイレベルの概略的なブロック図を示す。符号４２７及び４２５はそれぞれ、回折格子のヒータ及び温度センサを指している。温度補償型電流源４４０が、ＲＴＤ（抵抗温度デバイス）センサ４２５を駆動することができる。温度センサとして、種々のサーミスタ、ダイオード及び熱電対を用いることもできる。システム４００の動作原理に影響を及ぼすことなく、電流源４４０の代わりに、電流シンクを用いることができることにも留意されたい。
【００４０】
温度センサ４２５の両端で生成される電圧を、図４に示されるアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータのような温度リーダ４４２に入力することができる。コンパレータ４４５が、温度リーダ４４２から受信される読み値を、入力４４６から受信される設定点電圧と比較することができ、出力４４７において差信号を生成することができる。その後、差信号は、フィルタリング機構４５０の中を進むことができ、ヒータドライバ回路４５５を制御することができる。例示される実施形態では、ヒータドライバ回路４５５としてパルス幅変調器を用いることができ、一方、フィルタリング機構４５０としてローパス時間平均フィルタを用いることができる。
【００４１】
コンパレータ４４５及びフィルタ機構４５０は、マイクロコントローラによって実行されるプログラムコードにおいて実装することができる。マイクロコントローラは周期的に、Ａ／Ｄコンバータ４４２（同じマイクロコントローラの一部にすることができる）の動作を開始することができ、Ａ／Ｄコンバータ４４２によって生成される出力を読み取ることができる。その後、マイクロコントローラは、その読み値を、入力４４６における設定点温度信号と比較することができ、２つの信号間の差を計算することができ、さらに、その差を所定の時間期間にわたって平均して、出力４５１においてヒータ制御信号を生成することができる。
【００４２】
例示的な温度制御システム４００のいくつかの変形では、平均化期間を、実質的に、システム４００の熱時定数、すなわち、ヒータ出力の変化の、光学フィルタの波長応答の変化への伝播を示す時定数オーダにすることができる。温度制御システム４００のさらに具体的な変形では、平均化期間は、システムの熱時定数の約１．５倍〜５倍にすることができる。
【００４３】
フィルタリング機構４５０の出力４５１は、ヒータドライバ回路４５５の出力４５６における信号のパルス幅を制御する。その入力４４６における信号に対応する温度がセンサ４２５によって検出される温度よりも高いことをコンパレータ４４５が検出するときに、回路４４５によって出力されるパルスの幅が大きくなるように、コンパレータ４４５の極性を設定することができる。このようにして、設定点電圧を変更することによって、１対１に対応するように、温度センサ４２５の温度が変更される。
【００４４】
アナログ及びデジタルの両方のコントローラの実施態様を含む、本発明によるアレイ導波回折格子のための温度コントローラを実現する数多くの他の方法がある。Omega Engineering, Inc.（1 Omega Drive, Stamford, CT, www.omega.com, 1-800-872-9436）から入手することができる温度コントローラを含む市販の温度コントローラを多数の供給元から入手することもできる。
【００４５】
ここで、アレイ導波回折格子、たとえば図２の回折格子２００を同調させると共に温度を安定させるための方法を参照すると、「実効温度（effective temperature）」すなわちＴλの概念が定義される。本明細書において上記で提示されたアレイ導波回折格子の動作の理論から、回折格子の中心波長λｃは、回折格子の均一温度（uniform temperature ）ｔの関数であることが明らかである。それにより、この関数従属性は、λｃ（ｔ）として示される。回折格子の温度が、回折格子全体を通じて均一でないとき、結果として回折格子の通過帯域に、或る位相誤差及び歪みが生じることがあるが、識別可能な中心波長λｃ＝λ１は、おそらく存続するであろう。この熱状態における回折格子の実効温度Ｔλは、同じ回折格子であるが、均一に加熱された回折格子を参照することによって定義される：λｃ（Ｔλ）＝λ１。言い換えると、中心波長λ１を有する不均一に加熱される回折格子の実効温度Ｔλは、同じ中心波長λ１を有する同じ回折格子の均一な温度に等しい。
【００４６】
センサ温度Ｔｒ、及び全体又は環境の温度Ｔｅの概念も定義される。ただし、環境温度は、アレイ導波回折格子に全体として影響を及ぼす温度である。パターン化された集積ヒータで覆われる回折格子の場合、ヒータに近接するセンサの温度Ｔｒは、環境温度Ｔｅよりも高いものと予想される。なぜなら、パターン化された（パターン形成された）ヒータが回折格子の一部を覆い、熱が、当該ヒータから、当該ヒータから離れているチップの種々の領域に流れるためである。
【００４７】
実験結果、並びに有限要素熱及び光解析はいずれも、２つの有用な結果をもたらす。
【００４８】
【数２】
2009522595.tif 000004
【００４９】
式（１）及び式（２）において、Ｗはパターン化ヒータにおいて散逸される電力であり、（ｄＴｒ／ｄＷ）はパターン化ヒータの電力に対するＴｒの感度を表す定数であり、（ｄＴλ／ｄＷ）は、パターン化ヒータの電力に対する実効温度の感度を表す定数である。式（１）は、突き詰めると、熱抵抗が一定であることを表す式、すなわち温度上昇と上記ヒータにおいて散逸される電力との間に線形な関係があることを表す式である。それゆえ、回折格子と環境（Ｔｅ）との間の温度差は、熱定数と、回折格子のヒータから環境に流れる全電力（Ｗ）との積である。中間点における温度（Ｔｒ）を求めると共に、全熱流量（Ｗ）、及び熱定数（ｄＴｒ／ｄＷ）との相関を知ることによって、環境の温度（Ｔｅ）及び回折格子下の温度の両方を計算することができる。式（２）は単に、ヒータによって引き起こされる実効温度（Ｔλ）に換算される、光学フィルタの固有の熱依存性の式である。パターン化ヒータは、均一なヒータよりも効率的に回折格子内の波面を傾斜させるように設計されるため、（ｄＴλ／ｄＷ）は（ｄＴｒ／ｄＷ）よりも大きいものと予想される。
【００５０】
Ｔｒを測定しているセンサが、熱流から離れすぎているとき等には、光学チップを設計することはできるが、式（１）及び式（２）の精度が劣化することに留意されたい。本発明によるいくつかの実施形態では、式（１）及び式（２）の精度が、目先の特定の用途によって十分である所定の限度内に入るように、光学設計及び熱設計を行うことができる。たとえば、式（１）及び式（２）から、環境温度範囲全体にわたって約１℃を超えるほどに外れないような設計が必要とされることがある。確認は、実験によって行うことができるか、又は光学及び熱モデル化を通じて行うことができる。
【００５１】
上記の２つの式はそれぞれ３つの変数を有する。すなわち式（１）ではＴｒ、Ｔｅ及びＷ、式（２）ではＴλ、Ｔｅ及びＷが存在する。ヒータにおいて散逸される電力Ｗは、ヒータドライバによって加えられる電圧及び電流をモニタリングする（又は設定する）ことによって直接測定（又は設定する）ことができる。Ｔｒ及びＴｅはいずれも、温度センサによって推定又は測定することができる。実際に、Ｔｒは、温度センサ２２５の温度読み値である。Ｔｒ及びＷが与えられると、式（１）からＴｅを計算することができる。
【００５２】
【数３】
2009522595.tif 000005
【００５３】
それゆえ、Ｔｅは測定される必要はない。Ｔｅがわかると、式（２）から直接Ｔλを計算することができる。これらの２つのステップを１つのステップにまとめると、ＴｒからＴλを計算するための式を得ることができる。
【００５４】
【数４】
2009522595.tif 000006
【００５５】
この式に従って温度安定化を実現する際に、Ｗを測定又は設定することができる。設定点温度（セットポイント温度）と呼ばれ、Ｔｓを付されることになる、Ｔｒのための目標値も選択することができる。この実施形態では、Ｔｓは、均一な回折格子温度を表すのではなく、予想される環境条件下で少なくとも良好に設計するために、温度コントローラによって保持されることになる設定点温度によく似ている。定数（ｄＴλ／ｄＷ）及び（ｄＴｒ／ｄＷ）は、実験によって求めることができるか、又は、たとえば有限要素熱解析及び光学解析（finite-element thermal analysis及びoptical analysis）を用いることによって正確に推定することができる。こうして、単一のセンサによって与えられる温度読み値Ｔｒを使用し、ヒータに加えられている電力を知ることによって、式（３）を用いて、回折格子の設計実効温度（及びひいては回折格子の設計中心波長）を保持することができる。動的な負のフィードバックプロセスを用いて、Ｔλ（design）、すなわち設計された中心波長に対応する実効温度において回折格子を安定させることができる。１つのそのような過程が以下に説明される。実施形態によっては、フィードバック（帰還）ループはデジタル形式にすることができることに留意されたい。他の実施形態では、上記ループ及びフィードバックプロセスはアナログ形式にすることができるか、又はデジタル形式及びアナログ形式を適切に組み合わせることができる。
【００５６】
最初に、他の定数及びパラメータを用いて、Ｗが表される。式（１）はこの関係を与える。
【００５７】
【数５】
2009522595.tif 000007
【００５８】
この結果を式（２）に代入することができる。
【００５９】
【数６】
2009522595.tif 000008
【００６０】
同様に、Ｔｒは、Ｔλ及びＴｅを用いて表すことができる。
【００６１】
【数７】
2009522595.tif 000009
【００６２】
安定化制御過程の初めに、初期実効温度Ｔλ（１）及び初期全体温度Ｔｅ（１）の推定値として、初期温度センサ測定値Ｔｒ（１）を用いることができ、それは、少なくとも反復過程の初期点として、集積ヒータが起動される前の正確な推定値を生成するはずである。その後、温度コントローラのための初期設定点温度Ｔｓ（１）を、変更された式（６）から計算することができる。
【００６３】
【数８】
2009522595.tif 000010
【００６４】
ただし、Ｔλ（design）は、回折格子の設計中心波長を達成するために必要とされる実効温度を表す。温度コントローラは、ヒータに電力を加えて、計算された設定点温度Ｔｓ（１）に設定される。これは、センサの温度（Ｔｒ）を高め、全体温度（Ｔｅ）を通常、それよりも少ない量だけ高める。次に、後続の温度読み値Ｔｒ（２）が温度センサから得られ、Ｗ（２）が測定され、任意選択的に、小信号熱応答時間よりも長いことがある或る時間期間にわたって平均される。その時間における全体温度（Ｔｅ（２））は、変更された式（１）から計算される。
【００６５】
【数９】
2009522595.tif 000011
【００６６】
フィードバックループは、コントローラに、ＴｒがＴｓよりも低いときにはヒータに加えられる電力を増加させるように、また、ＴｒがＴｓよりも高いときには電力を減少するように指示し、それにより、ＴｒをＴｓに向かって変化させる。電力を増減する量を決定する際に、コントローラは、センサ温度が単に設定点温度よりも高いか又は低いかだけでなく、それらの温度間の差の大きさ（「比例」）、温度差が如何に速く変化しているか（「導関数」）、最近の温度履歴（「積分」）、並びに加速度及び帯域幅のような他の要因も考慮することができる。ヒータに加えられることになる電力の量を求める際にこれらの要因を利用するための技法は、ＰＩＤ（比例−積分−導関数）温度コントローラに関する文献において記述されている。
【００６７】
回折格子の実効温度（Ｔλ（２））は、式（２）から得ることができる。
【００６８】
【数１０】
2009522595.tif 000012
【００６９】
次に、集積ヒータのための第２の設定点温度Ｔｓ（２）を、変更された式（６）から計算することができる。
【００７０】
【数１１】
2009522595.tif 000013
【００７１】
図６Ａ及び図６Ｂに示される、この反復過程のステップは、回折格子を設計実効温度まで動かすと共にその温度に保持するために、絶えず繰り返すことができる。安定した動作中に、Ｔｒ及びＴｓは実質的に同じになるはずである。計算されたＴλと設計Ｔλとの差は、用いられる温度安定化方式の性能の目安である。安定化技法は、離散的なデジタル動作として記述されているが、計算及び応答は線形且つ連続的とすることもできる。それゆえ、離散的な又は連続的なアナログ処理によって、等価な動作を実行することができることは、当業者には理解されよう。
【００７２】
ここで、１つのさらなる観測が述べられる。集積パターン化ヒータの動作は、そのフットプリントに完全に局在する必要はなく、通常完全には局在しない。それは、回折格子の全ての部分に或る程度まで影響を及ぼす。しかしながら、ヒータの非局在化の効果は概念的には、Ｔｅに影響を及ぼす数多くの他の環境的な要因に類似である。このため、ヒータの非局在化の効果は、本発明を説明する過程において無視してきた。
【００７３】
上記の解析を念頭に置いて、ここで、同じ基板上に形成される複数の回折格子（又は他の光学部品、又は複数の光学部品の適切な構成）の事例が解析される。図７は、それぞれが有効なパターン化されたヒータで覆われると共に、１つの温度センサを有する、２つのアレイ導波回折格子７０１Ａ及び７０１Ｂの１つの例示的な組み合わせ７００を示す。いずれの回折格子とも同じ基板上に形成される。
【００７４】
回折格子７０１Ａは、ヒータ７２７Ａ及び温度センサ７２５Ａに関連付けることができる。回折格子７０１Ｂは、ヒータ７２７Ｂ及び温度センサ７２５Ｂに関連付けることができる。図７に示すことができるように、各温度センサは、実質的にその関連付けられる回折格子の局所的な温度に応答するように配置することができる。反対側にある回折格子／センサにおけるヒータのクロスヒーティング効果（たとえば、ヒータ７２７Ｂによる回折格子７０１Ａの加熱）が起こり得るが、再び、これらの副次的な効果は、２つの回折格子の全体温度に影響を及ぼす他の要因の中に包含される。したがって、各回折格子は、図４の温度コントローラ４００に類似の温度コントローラ、及び図６Ａ及び図６Ｂの過程６００に類似の反復過程を用いて、別個に（すなわち、個別に）安定させることができる。
【００７５】
クロスヒーティング効果は１つの有益な結果を有する、すなわち２つのヒータ７２７によって散逸される全電力を減少させる。実際には、２つのヒータ７２７によって散逸される合成電力は、単一の回折格子／ヒータの組み合わせの電力の２倍よりも著しく小さくすることができる。実際には、２つのヒータの合成電力は、単一の回折格子／ヒータの組み合わせにおいて散逸される電力よりもわずかに大きいだけにすることができる。
【００７６】
図８は、２つの関連付けられるヒータ８２７Ａ及び８２７Ｂと共に、１つの基板上に形成される２つのアレイ導波回折格子８０１Ａ及び８０１Ｂの組み合わせ８００を示す。組み合わせ８００は組み合わせ７００に類似であるが、両方の回折格子８０１Ａ及び８０１Ｂの温度を安定させるために、単一の温度センサ８２５を利用する。温度センサ８２５は、回折格子８０１Ｂに近接して配置されるため、その読み値は、回折格子８０１Ａの温度よりも、回折格子８０１Ｂの温度の方を正確に指示する。回折格子８０１Ｂは一次回折格子と呼ばれ、回折格子８０１Ａは二次回折格子又は従属回折格子と呼ばれる。
【００７７】
多回折格子、単一温度センサチップ（基板）の温度を安定させるための方法は、デュアルセンサの事例に類似であるが、１つの違いは、複数の回折格子のうちの１つの回折格子の温度制御が他方の回折格子の制御に依存し、それゆえ、従属回折格子の制御が開ループ過程になることである。
【００７８】
さらに進む前に、以下の変数、パラメータ及び定数が定義される。
１．ＴλＡは回折格子８０１Ａの実効温度である。
２．ＴλＢは回折格子８０１Ｂの実効温度である。
３．ＷＡはヒータ８２７Ａに与えられ、そこで散逸される電力である。
４．ＷＢはヒータ８２７Ｂに与えられ、そこで散逸される電力である。
５．ｄＴλＡ／ｄＷＡは、ＷＡに対するＴλＡの感度である。
６．ｄＴλＢ／ｄＷＢは、ＷＢに対するＴλＢの感度である。
７．Ｔｒは温度センサの温度指示である（上記で取り扱われた単一回折格子の事例と同様）。
８．ｄＴｒ／ｄＷＡは、電力ＷＡに対する温度センサの温度Ｔｒの感度である。
９．ｄＴｒ／ｄＷＢは、電力ＷＢに対する温度センサの温度Ｔｒの感度である。
【００７９】
実験結果及び有限要素熱及び光学解析は、いくつかの要因の間の有用な関係をもたらす。
【００８０】
【数１２】
2009522595.tif 000014
【００８１】
ただし、定数ｄＴλＡ／ｄＷＡ及びｄＴλＢ／ｄＷＢは、実験によって、又は有限要素熱及び光学解析を用いることによって推定することができる。回折格子８０１Ａを従属回折格子であるものと選択しているとき、ここで、式（１１）を整理し直して、ＷＡをＷＢの関数及び静的なパラメータの関数として表すことができ、以下の従属性を得ることができる。
【００８２】
【数１３】
2009522595.tif 000015
【００８３】
この実施形態では、一次回折格子を安定させるために用いられる駆動電力ＷＢは、他の環境的な影響と、一次回折格子８０１Ｂの温度へのヒータ８２７Ａの影響とを一纏めにして、単一回折格子の事例の場合に先に説明された方法に従って制御することができる。したがって、駆動電力ＷＢは、温度コントローラによって直接設定されるか、又は、たとえば一次回折格子８０１Ｂの中に流れる電流を指示する電流センサを用いて測定することができるため、入手することができる。ＷＡを求めるために必要である式（１２）の全ての他の項も入手することができる。（１）ＴλＡ及びＴλＢのために用いられる値は、各設計中心波長を達成するために必要とされる個々の回折格子の実効温度であり、それゆえ、ＴλＡ（design）及びＴλＢ（design）によって指示される。（２）応答係数ｄＴλＡ／ｄＷＡ及びｄＴλＢ／ｄＷＢは、実験によって求められるか、又は意図した動作を得るための（光学及び熱）モデル化を通じて求められるデバイスの定数である。ＷＢの動作点毎に、以下の式を用いて、従属回折格子８０１Ａのヒータ８２７Ａに与え、そこで散逸するのに適した電力を求めることができる。
【００８４】
【数１４】
2009522595.tif 000016
【００８５】
本明細書は、例示のためだけにかなり詳細に、本発明の光デバイスと、そのデバイスを熱的に同調させ、安定させるための方法とを説明する。全体として本発明の具体的な実施形態も、その特徴の実施形態も、本発明の包括的な原理を制限しない。詳細には、本発明は、アレイ導波回折格子には限定されず、他の光デバイスも含む。また、本発明は、説明される特定の温度コントローラ、ヒータ、温度センサ及び他の部品には限定されず。本発明の根底を成す原理の全ての応用形態に及ぶ。本明細書において説明される具体的な特徴は、記載されるような本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、或る実施形態においては用いられることがあるが、他の実施形態では用いられないこともある。さらに、そのデバイスの波長応答を安定させるために説明された具体的な反復過程は、本発明を制限する必要はない。他の反復過程を用いて、その設計中心波長において光学部品を同調させ、安定させることができる。異なる物理的な部品配置、及び異なるステップのシーケンスも、本発明の意図した範囲内に入り、２つの回折格子を用いる実施形態は、３つ以上の回折格子を用いる実施形態にも同じく当てはまる原理を例示することを意図している。本発明の装置の実施形態に関連する説明及び特許請求の範囲では、「結合する」、「接続する」及び類似の用語は、その語形変化の形態素と共に、必ずしも何も介さずに、すなわち直接接続することを意味するではなく、その意味の中に、介在する要素を通じて接続することを含むことにも留意されたい。本明細書では、パラメータ又は量を参照しながら用いられる「実質的に」及び類似の表現は、いずれかの方向において、約１桁（１０倍）まで変化することを意味する。同様に、本明細書において利用される場合、用語「範囲内」又は「間」は、用語「範囲内」又は「間」の後に列挙される値によって定義される範囲を含み、そのような範囲内に含まれる、ありとあらゆる部分的な範囲を含み、そのような各部分範囲は、第１の端点として、そのような範囲内の任意の値を有し、第２の端点として、第１の端点よりも大きく且つそのような範囲内にある任意の値を有するものと定義される。上記の開示において、数多くのさらなる変更が意図されており、事例によっては、本発明のいくつかの特徴が、他の特徴が対応して用いられない場合であっても用いられることになることは当業者には理解されよう。それゆえ、図示される例は、本発明の限界及び範囲、並びに本発明に与えられる法的な保護を定めることはなく、その役割は、特許請求の範囲及びその均等物によって果たされる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】一つのアレイ導波回折格子を示す図である。
【図２Ａ】本発明による、温度制御式のアレイ導波回折格子の平面図である。
【図２Ｂ】線Ａ−Ａ’に沿って切断された図２Ａの温度制御式アレイ導波回折格子の断面図である。
【図３】本発明による、複数の導波路を覆う素子を有する集積パターン化ヒータを有するアレイ導波回折格子の平面図である。
【図４】本発明による、アレイ導波回折格子のヒータを駆動するための温度制御システムのハイレベルな簡略化された概略ブロック図である。
【図５】本発明による、局在する温度センサを有するアレイ導波回折格子の平面図である。
【図６Ａ】本発明による、アレイ導波回折格子の温度を安定させるための反復過程の選択されたステップを示す図である。
【図６Ｂ】本発明による、アレイ導波回折格子の温度を安定させるための反復過程の選択されたステップを示す図である。
【図７】それぞれ１つのパターン化ヒータで覆われると共に、１つの温度センサを有する、２つのアレイ導波回折格子の組み合わせのハイレベルな簡略化された概略ブロック図である。
【図８】それぞれ１つのパターン化ヒータで覆われると共に、単一の温度センサを共用する、２つのアレイ導波回折格子の組み合わせのハイレベルな簡略化された概略ブロック図である。
【図１】
2009522595.tif 000017
【図２Ａ】
2009522595.tif 000018
【図２Ｂ】
2009522595.tif 000019
【図３】
2009522595.tif 000020
【図４】
2009522595.tif 000021
【図５】
2009522595.tif 000022
【図６Ａ】
2009522595.tif 000023
【図６Ｂ】
2009522595.tif 000024
【図７】
2009522595.tif 000025
【図８】
2009522595.tif 000026
【国際調査報告】
2009522595.tif 000027