(57)【要約】【課題】  回路間における相互熱影響に関係なく、複数の光減衰回路を素子内に自由に配置できる導波路型の光可変減衰器を提供する。【解決手段】  入力された光信号が分波され、分波された光信号を伝送する２本のアーム導波路を有し、アーム導波路の少なくとも一本の近傍にアーム導波路を加熱するための加熱手段８ａ、８ｂを有したマッハツェンダー干渉回路２０からなる光減衰回路２０ａ〜２０ｃを有し、光減衰回路２０ａ〜２０ｃが同一基板上に隣接して２つ以上設けられたＰＬＣ型の光可変減衰器１において、各光減衰回路２０ａ〜２０ｃの各光減衰量が所定の光減衰量となるように、加熱手段８ａ、８ｂの加熱による各光減衰回路２０ａ〜２０ｃの間の相互の熱影響を補正して、各加熱手段８ａ、８ｂの各加熱量を制御する制御回路１ｔを備えた可変減衰器１及びその制御方法である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された光信号が分波され、分波された各々の光信号を伝送する２本のアーム導波路を有し、２本の該アーム導波路の少なくとも一本の近傍に該アーム導波路を加熱するための加熱手段を有したマッハツェンダー干渉回路からなる光減衰回路を有し、この光減衰回路が同一基板上に隣接して２つ以上設けられたＰＬＣ（Planer Lightwave Circuit）型の光可変減衰器において、上記各光減衰回路の各光減衰量が所定の光減衰量となるように、上記加熱手段の加熱による上記各光減衰回路の間の相互の熱影響を補正して、上記各加熱手段の各加熱量を制御する制御回路を備えたことを特徴とする光可変減衰器。
【請求項２】
上記制御回路は、加熱手段への印加電圧を制御する制御部と、制御部へ制御指示を出すＣＰＵと、ＣＰＵから制御部へ上記制御指示を出すための加熱量データを格納するメモリとを備えた請求項１記載の光可変減衰器。
【請求項３】
上記加熱量データは、上記各光減衰回路間の相互の熱影響を補正するための係数データと、所定の光減衰量となるように各上記光減衰回路を上記加熱手段で単体加熱して得られた発熱量とからなる請求項２記載の光可変減衰器。
【請求項４】
入力された光信号が分波され、分波された各々の光信号を伝送する２本のアーム導波路を有し、２本の該アーム導波路の少なくとも一本の近傍に該アーム導波路を加熱するための加熱手段を有したマッハツェンダー干渉回路からなる光減衰回路を有し、この光減衰回路が同一基板上に隣接して２つ以上設けられたＰＬＣ型の光可変減衰器の制御方法において、上記各光減衰回路の各光減衰量が所定の光減衰量となるように、上記加熱手段の加熱による上記各光減衰回路の間の相互の熱影響を補正して、上記各加熱手段の各加熱量を制御することを特徴とする光可変減衰器の制御方法。
【請求項５】
上記各加熱手段の各加熱量の制御は、所定の光減衰量となるように各上記光減衰回路を上記加熱手段で単体加熱したときの発熱量を実測し、この得られた発熱量から決まる上記同一基板の温度分布と、各上記光減衰回路を上記加熱手段で加熱して得られた他の上記光減衰回路からの熱影響を含む光減衰量とから、所定の光減衰量を得るための各加熱手段への加熱量を補正する係数データを予め求めておき、この係数データに基づき上記制御を行う請求項４記載の光可変減衰器の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ通信に係り、特に波長多重通信において複数のチャネルの光強度を減衰して調整できる導波路型の光可変減衰器及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の平面導波路型光回路素子（ＰＬＣ：Planer Lightwave Circuit）は、図３に示すような断面構造となっている。
【０００３】
平面導波路型光回路素子３０は、石英基板３２の上に屈折率の高い導波路コア４３ａ、４３ｂが形成され、その導波路コア４３ａ、４３ｂの回りが導波路コア４３ａ、４３ｂよりも屈折率の低い材質で形成されたクラッド３４で覆われた構造である。
【０００４】
平面導波路型光回路素子３０の表面には、導波路コア４３ａ、４３ｂを加熱するための薄膜ヒータ３８ａ、３８ｂが導波路コア４３ａ、４３ｂの直上に位置しており、導波路コア４３ａ、４３ｂに平行して延びた薄膜ヒータ３８ａ、３８ｂが形成されている。
【０００５】
このような平面導波路型光回路素子３０により形成される光回路は、図４に示すようなマッハツェンダー干渉回路４０の一部を成している。すなわち、図４に示すマッハツェンダー干渉回路４０のＢ−Ｂ断面を示した図が、図３に示す断面図である。
【０００６】
図４に示すようにマッハツェンダー干渉回路４０は、光信号を入力する入力導波路４５と、入力された光信号を分波して伝送するアーム導波路４６ａ、４６ｂと、アーム導波路４６ａ、４６ｂの出力側に接続されアーム導波路４６ａ、４６ｂからの光信号を再び合波させて出力させる出力導波路４７とを備えて構成される。
【０００７】
入力導波路４５は、図３に示す導波路コア４３ａ、４３ｂと同様に、石英基板の上に屈折率の高い１本の導波路コアが形成され、その導波路コアの回りが導波路コアよりも屈折率の低い材質で形成されたクラッドで覆われた構造となっている。
【０００８】
出力導波路４７は、図３に示す導波路コア４３ａ、４３ｂと同様に、石英基板の上に屈折率の高い１本の導波路コアが形成され、その導波路コアの回りが導波路コアよりも屈折率の低い材質で形成されたクラッドで覆われた構造となっている。
【０００９】
薄膜ヒータ３８ａ、３８ｂには、電極４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄが接続されている。薄膜ヒータ３８ａ、３８ｂは、クラッド３４の上に設けられている。
【００１０】
電極４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄは、外部電源４８に接続されており、電極４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄを介して外部電源４８より薄膜ヒータ３８ａ、３８ｂに電源供給されている。
【００１１】
以上説明したような光回路形成で、１回路分の導波路型の光減衰器が構成されている。
【００１２】
この光回路の動作原理を図３、４により、次に説明する。
【００１３】
図示した光回路では、片方の薄膜ヒータ３８ｂに外部電源４８より電力を掛けることにより、薄膜ヒータ３８ｂが発熱する。この薄膜ヒータ３８ｂの発熱により、この熱がクラッド３４を介して伝播し薄膜ヒータ３８ｂ近傍のアーム導波路４６ｂが加熱される。
【００１４】
同様に、薄膜ヒータ３８ａに外部電源４８より電力を掛けることにより、薄膜ヒータ３８ａが発熱する。ここでは薄膜ヒータ３８ｂのみに電力を印加するものとして説明する。
【００１５】
アーム導波路４６ｂは、薄膜ヒータ３８ｂにより加熱されることで熱光学効果が生じこの熱光学効果によりアーム導波路４６ｂの導波路コアの屈折率が変化する。
【００１６】
加熱され屈折率が変化したアーム導波路４６ｂを伝搬する光信号と、加熱されず屈折率の変化のないアーム導波路４６ａを伝搬する光信号との間には、互いに位相のずれが生じる。
【００１７】
この位相のずれの結果、各々の光信号が出力導波路４７で合波した際に、合波した光信号の一部が互いの位相のずれのため出力導波路４７の導波路コアの下部をなす石英基板３２に放射される。この石英基板３２への光信号の放射のため、出力導波路４７から出力される光信号は、入力導波路４５から入力した光信号の強度に比べて減衰している。
【００１８】
この減衰量は、薄膜ヒータ３８ｂの発熱量に依存している。すなわち、薄膜ヒータ３８ｂを発熱させることによって、この発熱量に応じて熱光学効果によりアーム導波路４６ｂの屈折率が変化する。このアーム導波路４６ｂの屈折率の変化によりアーム導波路４６ｂを伝送する光信号の位相が変化するため、合波した光信号は減衰して出力導波路４７から出力される。
【００１９】
言い換えれば、光信号の減衰量はアーム導波路４６ａ、４６ｂの温度差すなわち薄膜ヒータ３８ａ、３８ｂの発熱量によって決まる。このため、薄膜ヒータ３８ａ、３８ｂの発熱量を調整することにより、マッハツェンダー干渉回路４０を通過する光信号の減衰量を変化させることができる。
【００２０】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【００２１】
【特許文献１】特開２０００−３１４８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、従来技術は複数の光減衰回路間の相互の熱影響を考慮していない。ここで、図５に示すように、同一平面導波路型光回路素子４０ｖ上に３つの光減衰回路４０ａ〜４０ｃが形成されている導波路型光減衰器５０の場合を仮定する。この光減衰回路４０ａ〜４０ｃには、図示したように各々分波しているアーム導波路の片方に薄膜ヒータ３８ｐ〜３８ｒが設けられている。
【００２３】
例えば、光減衰回路４０ｂの減衰量を変化させるために薄膜ヒータ３８ｑを発熱させた平面導波路型光回路素子４０ｖの温度分布状態を、図６に示す。
【００２４】
図６は、図５で示した３つの光減衰回路４０ａ〜４０ｃが設けられた平面導波路型光回路素子４０ｖのＣ−Ｃ断面図である。図示したように、薄膜ヒータ３８ｑを発熱させたことによりクラッド３４から石英基板３２に熱が伝導する。熱の伝導による等温線６１の状態を見ると、薄膜ヒータ３８ｑの発熱によって、光減衰回路４０ａの各導波路コア４６ｐ、４６ｑと光減衰回路４０ｃの各導波路コア４６ｔ、４６ｕとにそれぞれ温度差が生じていることが分かる。
【００２５】
このため、各導波路コア４６ｐ、４６ｑ、４６ｔ、４６ｕの温度差により、各々の光減衰回路４０ａ、４０ｃの光減衰量に変動が生じたり、バラツキが生じたりする。
【００２６】
また、各々の薄膜ヒータ３８ｐ、３８ｒを発熱させて光減衰回路４０ａと光減衰回路４０ｃに加熱し光減衰回路４０ａと光減衰回路４０ｃでそれぞれ所望の光減衰量を得ていた場合に、更に光減衰回路４０ｂの薄膜ヒータ３８ｑが発熱したときその発熱によって平面導波路型光回路素子４０ｖの温度分布が変化し光減衰回路４０ａと光減衰回路４０ｃの光減衰量が変化してしまう。
【００２７】
すなわち、平面導波路型光回路素子４０ｖ内に複数の光減衰回路４０ａ、４０ｂ、４０ｃを配置した場合、光減衰回路４０ａ、４０ｂ、４０ｃ間の相互の熱影響による光減衰量の変動が大きく、各光減衰回路４０ａ、４０ｂ、４０ｃにおいて所望の光減衰量を得難いという光減衰回路４０ａ、４０ｂ、４０ｃ相互間に生じる低い熱アイソレーションの問題がある。
【００２８】
そこで、同一平面導波路型光回路素子４０ｖ内に複数の光減衰回路４０ａ、４０ｂ、４０ｃを配置した場合、光減衰回路４０ａ、４０ｂ、４０ｃ間の相互の熱影響による光減衰量の変動を小さくするには、光減衰回路４０ａ、４０ｂ、４０ｃ相互の熱アイソレーションを高める必要がある。
【００２９】
この一例として、図７に示すような熱アイソレーションを得られる構造を有した導波路型光減衰器もある。
【００３０】
この導波路型光減衰器７０は、シリコン基板７０ａ上にアーム導波路７０ｃ、７０ｄが設けられ、このアーム導波路７０ｃ、７０ｄの周囲を覆ったクラッド７０ｂの一部（アーム導波路７０ｃ、７０ｄの両サイド）をエッチングにより取り除き、断熱溝７０ｅを形成した構造となっている。
【００３１】
導波路型光減衰器７０は、アーム導波路７０ｃ、７０ｄ間に断熱溝７０ｅを形成したことにより、アーム導波路７０ｃ、７０ｄ相互間での熱移動が少なくなっている。このため、薄膜ヒータ７０ｆによりアーム導波路７０ｃ、７０ｄを加熱して光信号を減衰させる際に、光減衰回路７０ｇへの必要な加熱量を抑えることができる。これにより、更に他の光減衰回路７０ｈへの熱影響も減少している。
【００３２】
また導波路型光減衰器７０は、基板の材質に熱伝導率の極めてよいシリコンを使用しているため、薄膜ヒータ７０ｆから発生した熱が他の光減衰回路７０ｈに伝導するよりも、シリコン基板７０ａに伝わり易く、光減衰回路７０ｇ、７０ｈ相互の熱アイソレーションを確保し易い構造となっている。
【００３３】
しかしながら、この導波路型光減衰器７０の断熱構造を得るためには、クラッドの一部を除去する素子形成工程（プロセス）を増やさなくてはならず、製造コストが増加すると言う問題があった。
【００３４】
また、シリコン基板７０ａを使用した場合には、シリコンの熱伝導率が良好なため、光減衰回路７０ｇ、７０ｈに加熱した際に、シリコン基板７０ａに逃げる熱も多く、薄膜ヒータ７０ｆの発熱量も増大すると言う問題がある。
【００３５】
そこで、本発明の目的は、回路間における相互熱影響に関係なく、複数の光減衰回路を素子内に自由に配置できる導波路型の光可変減衰器を提供することにある。
【００３６】
また、導波路の構造、材質に関わりなく各光減衰回路に対するアイソレーションを確保することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、第１の発明は、入力された光信号が分波され、分波された各々の光信号を伝送する２本のアーム導波路を有し、２本の該アーム導波路の少なくとも一本の近傍に該アーム導波路を加熱するための加熱手段を有したマッハツェンダー干渉回路からなる光減衰回路を有し、この光減衰回路が同一基板上に隣接して２つ以上設けられたＰＬＣ（Planer Lightwave Circuit）型の光可変減衰器において、上記各光減衰回路の各光減衰量が所定の光減衰量となるように、上記加熱手段の加熱による上記各光減衰回路の間の相互の熱影響を補正して、上記各加熱手段の各加熱量を制御する制御回路を備えた光可変減衰器である。
【００３８】
第２の発明は、上記制御回路は、加熱手段への印加電圧を制御する制御部と、制御部へ制御指示を出すＣＰＵと、ＣＰＵから制御部へ上記制御指示を出すための加熱量データを格納するメモリとを備えたものである。
【００３９】
第３の発明は、上記加熱量データは、上記各光減衰回路間の相互の熱影響を補正するための係数データと、所定の光減衰量となるように各上記光減衰回路を上記加熱手段で単体加熱して得られた発熱量とからなるものである。
【００４０】
第４の発明は、入力された光信号が分波され、分波された各々の光信号を伝送する２本のアーム導波路を有し、２本の該アーム導波路の少なくとも一本の近傍に該アーム導波路を加熱するための加熱手段を有したマッハツェンダー干渉回路からなる光減衰回路を有し、この光減衰回路が同一基板上に隣接して２つ以上設けられたＰＬＣ型の光可変減衰器の制御方法において、上記各光減衰回路の各光減衰量が所定の光減衰量となるように、上記加熱手段の加熱による上記各光減衰回路の間の相互の熱影響を補正して、上記各加熱手段の各加熱量を制御する光可変減衰器の制御方法である。
【００４１】
第５の発明は、上記各加熱手段の各加熱量の制御は、所定の光減衰量となるように各上記光減衰回路を上記加熱手段で単体加熱したときの発熱量を実測し、この得られた発熱量から決まる上記同一基板の温度分布と、各上記光減衰回路を上記加熱手段で加熱して得られた他の上記光減衰回路からの熱影響を含む光減衰量とから、所定の光減衰量を得るための各加熱手段への加熱量を補正する係数データを予め求めておき、この係数データに基づき上記制御を行う方法である。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、回路間における相互熱影響に関係なく、複数の光減衰回路を素子内に自由に配置できる導波路型の光可変減衰器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００４４】
図１は、本発明の好適実施の形態を示す導波路型の光可変減衰器の構成を示す。
【００４５】
図示したように光可変減衰器１は、通過した光信号を可変減衰させるため同一基板上に隣接して形成された複数の光減衰回路２０ａ〜２０ｃからなる平面導波路型光回路素子２０ｖと、平面導波路型光回路素子２０ｖの光減衰量を制御するための制御回路１ｔとを備えて構成される。
【００４６】
詳しくは光可変減衰器１は、入力された光信号が分波され、分波された各々の光信号を伝送する２本のアーム導波路６ａ、６ｂ（図２参照）を有し、２本のアーム導波路６ａ、６ｂの少なくとも１本の近傍にアーム導波路６ａ、６ｂを加熱するための加熱手段である薄膜ヒータ８ａ、８ｂを有したマッハツェンダー干渉回路などからなる光減衰回路２０ａ〜２０ｃを有しており、薄膜ヒータ８ａ、８ｂの加熱によってアーム導波路６ａ、６ｂを加熱して、この加熱によりアーム導波路６ａ、６ｂの屈折率を変化させ、この屈折率の変化によりアーム導波路６ａ、６ｂを伝送する光信号の位相を変化させることで各光減衰回路２０ａ〜２０ｃの各光減衰量を可変させ、更に各光減衰回路２０ａ〜２０ｃの間の相互の熱影響を補正して各薄膜ヒータ８ａ、８ｂの各加熱量を制御回路１ｔにより制御するものである。
【００４７】
平面導波路型光回路素子２０ｖは、石英などからなる同一基板上に複数の光減衰回路２０ａ〜２０ｃが形成されたものである。この光減衰回路２０ａ〜２０ｃを形成する基板は、材料として石英、シリコンなどが用いられるが、薄膜ヒータの消費電力を低減する必要がある場合には石英によって形成された基板を使用することが好ましい。
【００４８】
各光減衰回路２０ａ〜２０ｃは、図２に示すような分波された２本の光路であるアーム導波路を有し若しくはマッハツェンダー干渉回路で構成された光減衰回路２０から成り立っている。
【００４９】
光減衰回路２０は、光信号を入力する入力導波路５と、入力された光信号を分波して伝送するアーム導波路６ａ、６ｂと、アーム導波路６ａ、６ｂの出力側に接続されアーム導波路６ａ、６ｂに分波された光信号を再び合波させて出力させる出力導波路７とを備えて構成される。
【００５０】
アーム導波路６ａ、６ｂの直上に位置し且つアーム導波路６ａ、６ｂに平行して、それぞれ薄膜ヒータ８ａ、８ｂが形成されている。
【００５１】
この薄膜ヒータ８ａ、８ｂにはそれぞれ、電極９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂが接続されている。
【００５２】
光減衰回路２０は、薄膜ヒータ８ａ、８ｂへの印加電圧を制御して、光減衰回路２０に入力された光信号を所定の減衰量だけ減衰させて出力する光部品である。
【００５３】
入力導波路５は、入力された光信号を２本のアーム導波路６ａ、６ｂに供給するための光導波路である。
【００５４】
アーム導波路６ａ、６ｂは、入力導波路５から供給された光信号を分波部５ａを介して分波して、分波された各光信号の位相を薄膜ヒータ８ａ、８ｂの発熱によるアーム導波路６ａ、６ｂへの加熱により変化させるものである。
【００５５】
ここで、光信号を分波する回路としては、一般的にＹ分岐光回路、方向性結合器、ＭＭＩ（Multi Mode Interference：マルチモード干渉）型光回路などが用いられるが、光信号を分波、合波させる機能を有する光回路であればこれらには限定されない。
【００５６】
薄膜ヒータ８ａ、８ｂは、接続されている電極９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂから電力の供給を受けて、電力を受けた時に薄膜が有している高い電気抵抗のため発熱し、近傍に設けられているアーム導波路６ａ、６ｂへの加熱を行うヒータである。
【００５７】
薄膜ヒータ８ａ、８ｂは、アーム導波路６ａ、６ｂへの加熱を行い、アーム導波路６ａ、６ｂの温度差を生じさせるために設けられている。従って、薄膜ヒータ８ａ、８ｂは、薄膜ヒータ８ａ、８ｂの一方または両方を発熱させることで充分にアーム導波路６ａ、６ｂに温度差を生じさせることができればよく、適宜薄膜ヒータ８ａ、８ｂの一方または両方を発熱させてアーム導波路６ａ、６ｂの一方または両方の屈折率を変化させる。
【００５８】
電極９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂは、薄膜ヒータ８ａ、８ｂに接続されている。一方電極９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂは必要に応じて、図１に示すように制御回路１ｔにも接続されており、制御回路１ｔから所定の電力の供給を受け、薄膜ヒータ８ａ、８ｂに電力供給する。
【００５９】
出力導波路７は、アーム導波路６ａ、６ｂに分波された光信号を合波部７ａで再び合波させて、合波させる際に一部の光信号を光減衰回路２０ａ〜２０ｃを形成している石英基板に放射して、放射しなかった残りの光信号すなわち減衰させた光信号を光減衰回路２０ａ〜２０ｃの出力側に出力する光導波路である。
【００６０】
ここで、光信号を合波させる回路としては、一般的にＹ分岐光回路、方向性結合器、ＭＭＩ型光回路などが用いられるが、光信号を分波、合波させる機能を有する光回路であればこれらには限定されない。
【００６１】
制御回路１ｔは、平面導波路型光回路素子２０ｖの光減衰量を制御するための制御部１１と、制御部１１へ制御指示を出すためのＣＰＵ１５と、ＣＰＵ１５から制御部１１へ制御指示を出すための加熱量データを格納するメモリ１２とを備えて構成される。
【００６２】
制御部１１は、光減衰回路２０ａ〜２０ｃで構成された平面導波路型光回路素子２０ｖの各々の光減衰量を制御するための回路であり、電極９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂを介して所定の光減衰量に応じた電圧を薄膜ヒータ８ａ、８ｂに印加する。
【００６３】
ＣＰＵ１５は、制御部１１が光減衰量を制御するための制御指示を出す指示回路である。ＣＰＵ１５は、制御部１１への制御指示を出すためにメモリ１２に格納された各光減衰回路２０ａ〜２０ｃへの加熱量Ｗadj_nを求める係数データよりなる行列式に基づいて演算を行い、薄膜ヒータ８ａ、８ｂの発熱量を決定する。
【００６４】
また、ＣＰＵ１５は、外部に接続されている光測定器（図示せず）にＣＰＵ１５から指示を出すことにより、光測定器に平面導波路型光回路素子２０ｖの各々の光減衰量を自動的に測定させる機能を有する。
【００６５】
メモリ１２は、プログラム領域に後述する補正項を含んだ加熱量Ｗadj_nを求める行列式（数１参照）を格納する記憶回路である。メモリ１２に格納されたこの行列式よりなる第１種の加熱量データは、ＣＰＵ１５に供給されてＣＰＵ１５が制御部１１に制御指示を出すための演算に用いられる。
【００６６】
またメモリ１２は、ＣＰＵ１５の指示に基づいて加熱した際に、図示しない外部の光測定器が測定した各光減衰回路２０ａ〜２０ｃの光減衰値を格納する記憶回路でもある。この光減衰値である第２種の加熱量データは、各光減衰回路２０ａ〜２０ｃの光減衰量を光測定器でモニタしたものであり、ＣＰＵ１５から制御指示を出す際に各薄膜ヒータ８ａ、８ｂの発熱量を調整するためのフィードバックデータとして用いられる。
【００６７】
第２種の加熱量データは、各光減衰回路２０ａ〜２０ｃの各薄膜ヒータ８ａ、８ｂを１個毎に独立して発熱させて、その時に生じる各光減衰回路２０ａ〜２０ｃの光減衰量をメモリ１２に自動的に格納したデータである（表１参照）。
【００６８】
この第２種の加熱量データは、第１種の加熱データ（行列式）に含まれる各光減衰器２０ａ〜２０ｃ相互の熱影響を補正する補正項の係数を決めるためのデータである。
【００６９】
以上説明したような構成の光可変減衰器１の作用について、図１、２により次に説明する。
【００７０】
既に上述したように、光可変減衰器１には３回路分の導波路型の光減衰回路器２０ａ〜２０ｃが平面導波路型光回路素子２０ｖ上に構成されている。
【００７１】
光可変減衰器１の光減衰回路２０ａ〜２０ｃの各入力導波路５に光信号が入力される。各入力導波路５に入力された光信号は、分波されてアーム導波路６ａ、６ｂに供給される。
【００７２】
光信号が通過する各々のアーム導波路６ａ、６ｂは、薄膜ヒータ８ａ、８ｂの発熱により加熱される。この加熱によりアーム導波路６ａ、６ｂの導波路コアの屈折率が変化することにより、アーム導波路６ａ、６ｂを通過する光信号の位相が変化する。
【００７３】
この光信号の位相を変化させるための制御指示は、制御回路１ｔのＣＰＵ１５から出されている。ＣＰＵ１５から出された制御指示は、制御部１１に対して発せられて、ＣＰＵ１５からの制御指示を受けた制御部１１は、電極９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂを介して光信号の位相変化に必要な所定の電圧を各々の薄膜ヒータ８ａ、８ｂに印加する。
【００７４】
制御部１１から所定電圧が印加された薄膜ヒータ８ａ、８ｂは、印加された電圧の大きさに応じて発熱する。この薄膜ヒータ８ａ、８ｂの発熱が、既に説明したように、アーム導波路６ａ、６ｂを加熱することに供している。
【００７５】
このアーム導波路６ａ、６ｂの加熱のために用いられる加熱量データは、予めメモリ１２に格納されており、必要に応じてＣＰＵ１５にロードされ、測定された光減衰量値は逐次メモリ１２に格納される。
【００７６】
ここで、光減衰回路２０ａ〜２０ｃの薄膜ヒータ８ｂの発熱量をＷ1、Ｗ2、Ｗ3とする。
【００７７】
このとき、光減衰回路２０ａを薄膜ヒータ８ｂの発熱量Ｗ1により加熱し、或る一定の減衰量（例えば、１０ｄＢと仮定する。）が得られたとする。このとき同時に、光減衰回路２０ｂを薄膜ヒータ８ｂの発熱量Ｗ2により加熱し、光減衰回路２０ｃを薄膜ヒータ８ｂの発熱量Ｗ3により加熱すると、このままでは光減衰回路２０ａの上記した減衰量は、発熱量Ｗ2、Ｗ3の熱影響により変動して１０ｄＢではなくなってしまう。
【００７８】
ここで、光減衰回路２０ａの減衰量を１０ｄＢに保つためには、予め光減衰回路２０ｂ、２０ｃによる発熱量Ｗ2、Ｗ3の熱影響を考慮して光減衰回路２０ａの薄膜ヒータ８ｂを発熱させる必要がある。
【００７９】
この各光減衰回路２０ａ〜２０ｃの各薄膜ヒータ８ｂの発熱量Ｗ1、Ｗ2、Ｗ3を考慮した各光減衰回路２０ａ〜２０ｃへの加熱量（発熱量）をそれぞれＷadj_1、Ｗadj_2、Ｗadj_3とすると、次のような関係式が成り立つ。
【００８０】
Ｗadj_1＝Ｗ1＋ｋ12Ｗ2＋ｋ13Ｗ3    ・・・・・・（１）
Ｗadj_2＝ｋ21Ｗ1＋Ｗ2＋ｋ23Ｗ3    ・・・・・・（２）
Ｗadj_3＝ｋ31Ｗ1＋ｋ32Ｗ2＋Ｗ3    ・・・・・・（３）
ここで、係数ｋmnは、それぞれ光減衰回路を１〜Ｘ番目の回路とした場合にｎ番目の光減衰回路からｍ番目への光減衰回路への熱影響による補正係数（補正項）を示す。
【００８１】
例えば、係数ｋ32 は、２番目の光減衰回路２０ｂから３番目の光減衰回路２０ｃ）への熱影響による補正係数を示す。
【００８２】
これらの式において、各薄膜ヒータ８ａ、８ｂの発熱量Ｗ1、Ｗ2、Ｗ3及び補正した加熱量Ｗadj_1、Ｗadj_2、Ｗadj_3は、それぞれ示す熱量の値を単位：ｍＷで表す。
【００８３】
式（１）から式（３）までをまとめて行列式で表すと、次に示すようになる。
【００８４】
【数１】
2006030648.tif 000003
【００８５】
次に、各光減衰回路２０ａ〜２０ｃで設定したい光減衰量に対して、各光減衰回路２０ａ〜２０ｃの薄膜ヒータ８ｂをそれぞれ単体で発熱させたときの発熱量（これは、すなわち光減衰回路２０ａ〜２０ｃへの加熱量を意味する。）Ｗ1、Ｗ2、Ｗ3を予め実測する。この実測により発熱量Ｗ1、Ｗ2、Ｗ3が判明するとこの発熱量Ｗ1、Ｗ2、Ｗ3により、平面導波路型光回路素子２０ｖ内の温度分布が分かる。
【００８６】
これら実測して求めた発熱量Ｗ1、Ｗ2、Ｗ3及び温度分布から他の各光減衰回路２０ａ〜２０ｃへの熱影響を補正した形の例えば薄膜ヒータ８ｂの発熱量は、行列式（４）に示すそれぞれＷadj_1、Ｗadj_2、Ｗadj_3として算出される。
【００８７】
数１で示した行列式（４）は、光減衰回路の数が３回路の場合であるので行列の係数ｋの項は３行３列となっているが、一般的に光減衰回路の数がｎ回路である場合行列式における係数ｋの項はｎ行ｎ列（ｎ×ｎ）となる。
【００８８】
平面導波路型光回路素子２０ｖ上に光減衰回路を５回路配置した光可変減衰器の実験結果を次に示す。
【００８９】
【数２】
2006030648.tif 000004
【００９０】
【数３】
2006030648.tif 000005
【００９１】
数２、数３の結果より、式（５）、式（６）に示す各々のパラメータにより補正された発熱量Ｗadj_1〜Ｗadj_5は次の通りとなる。
【００９２】
【数４】
2006030648.tif 000006
【００９３】
これらの式において、各薄膜ヒータの発熱量Ｗ1〜Ｗ5及び補正した発熱量Ｗadj_1〜Ｗadj_5は、それぞれ示す熱量の値を単位：ｍＷで表す。
【００９４】
このように、光減衰回路が５回路設けられた平面導波路型光回路素子を有する光可変減衰器であるため図１で示した光可変減衰器１の行列式は、数４に示すように５行５列（５×５）に拡張されている。
【００９５】
尚、ここでは各光減衰回路の薄膜ヒータの発熱量を、各光減衰回路の減衰量が１０ｄＢになるように調整してある。
【００９６】
予め、各光減衰回路間の熱影響を補正する係数ｋmnは、測定して求めておき図１に示したメモリ１２に格納しておく。このように測定して求めた結果の一例が数３に示す通りであり、これら行列データである係数ｋmnがメモリ１２に第１種の加熱量データとして格納され、ＣＰＵ１５の演算、制御指示の折りに使用される。
【００９７】
次に表１に、５つの各光減衰回路に加熱した場合の光減衰量の測定値を示す。
【００９８】
【表１】
2006030648.tif 000007
【００９９】
表１は、左から測定した条件毎に項目番号１〜３を付し、項目番号１〜３それぞれの測定条件である具体的な加熱条件を示した項目、各薄膜ヒータの加熱量を示す項目、項目番号１〜３の測定条件により得られた５つの各光減衰回路の光減衰量を示す項目の順に表してある。
【０１００】
尚、一番右の光減衰量（単位：ｄＢ）の項目に示す回路１〜５は、それぞれ
５回路からなる光可変減衰器のそれぞれ１番目から５番目の光減衰回路であることを示す。
【０１０１】
例えば図１に示す光減衰回路２０ａ〜２０ｃは３回路の実施例であるが、この場合２番目の光減衰回路２０ｂが回路２に当たると表記する。
【０１０２】
各光減衰回路毎に光減衰量１０ｄＢになるように別々に薄膜ヒータによる加熱（加熱は、発熱量Ｗ1〜Ｗ5により行っている。）を行った場合の光減衰量の測定結果を表１の項目番号１に示す。表から分かるように、各光減衰回路共、±０．１ｄＢの精度で光減衰量が制御されている。
【０１０３】
このようにして得られた第２種の加熱データも、メモリ１２に格納され、必要に応じてＣＰＵ１５の演算、制御指示の際のフィードバックデータとして使用される。
【０１０４】
光減衰回路相互の熱影響を考慮せず、本発明の制御回路による制御を行わないで光減衰回路５回路を全て同時に加熱（加熱は、発熱量Ｗ1〜Ｗ5により行っている。）した場合の測定結果を表１の項目番号２に示す。
【０１０５】
平面導波路型光回路素子内の温度分布が１つの光減衰回路のみを動作させている場合と大きく異なり、熱影響を受けているため各光減衰回路の光減衰量は光減衰量で表すと±０．５ｄＢ程度変動することが分かる。すなわち、補正しない場合の熱アイソレーションの程度は、±０．５ｄＢである。
【０１０６】
また、数３に示すように他の光減衰回路からの熱影響の補正項を考慮して本発明の制御回路による制御の基に５つの光減衰回路を同時に加熱（加熱は、補正した発熱量Ｗadj_1〜Ｗadj_5により行っている。）した場合には、表１の項目番号３に示す測定結果となる。
【０１０７】
表から分かるように、項目番号２の熱影響を考慮しない場合に比べて光減衰回路相互の熱アイソレーションが良好である。すなわち、他の光減衰回路からの熱影響は殆ど見られない。
【０１０８】
従って、図１に示す制御回路１ｔにおいて、予めメモリ１２に格納された熱影響を考慮した係数ｋmnの行列式（数１、数３）を用いて、ＣＰＵ１５で演算を行った後、制御部１１に制御指示を出すことで、熱アイソレーションに優れた光減衰回路の光減衰制御を自在に行うことができる。
【０１０９】
また、この加熱制御が精度良く行われるため、従来の導波路型光減衰器７０のように薄膜ヒータ７０ｆの発熱量が増大することもなく、エネルギー効率のよい光可変減衰器１となっている。
【０１１０】
この光可変減衰器１は、従来と同様複数の光可変減衰回路２０ａ〜２０ｃを形成した構造形成容易な平面導波路型光回路素子２０ｖと、一般的な電子回路を用いた制御回路１ｔとで構成されるため、製造コストの抑えられた量産化に向いた減衰器を実現できる。
【０１１１】
以上説明したように、本発明によれば薄膜ヒータと導波路の材質、構造に関係なく、且つ光減衰回路を高密度に集積した場合にも光減衰回路の各回路間の熱アイソレーションを高めることができる導波路型の光可変減衰器を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明は、計測・実験用の光モジュールとして用いられるだけではなく、特に波長多重伝送方式の光通信においてチャネル毎の光強度を減衰・調整しチャネル毎の光強度のバラツキを抑えることができる産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本実施の形態である光可変減衰器を示す構成図である。
【図２】光減衰回路の回路構成を示す構成図である。
【図３】図４のマッハツェンダー干渉回路の平面導波路型光回路素子を示すＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】マッハツェンダー干渉回路の構成を示す構成図である。
【図５】従来の導波路型光減衰器を示す構成図である。
【図６】従来の図５の導波路型光減衰器の加熱状態を示すＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】断熱構造を有する従来の導波路型光減衰器を示す断面構造図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１  光可変減衰器
１ｔ  制御回路
６ａ、６ｂ  アーム導波路
８ａ、８ｂ  薄膜ヒータ（加熱手段）
９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂ  電極
１１  制御部
１２  メモリ
１５  ＣＰＵ
２０ｖ  平面導波路型光回路素子
２０ａ〜２０ｃ  光減衰回路
【図１】
2006030648.tif 000008
【図２】
2006030648.tif 000009
【図３】
2006030648.tif 000010
【図４】
2006030648.tif 000011
【図５】
2006030648.tif 000012
【図６】
2006030648.tif 000013
【図７】
2006030648.tif 000014