(57)【要約】【課題】基地局側の光送信器の製作費用を低減し、またインストール空間を節約して低費用の波長分割多重方式の受身型の光加入者網の基地局側の光送信器及びその製作方法を提供すること。【解決手段】本発明は、平面導波路上に波長分割多重化器が集積される波長分割多重化部と、該波長分割多重化部の各出力導波路と接続される導波路上に、少なくとも格子周期が３周期以上に広い高次周期の反射格子が形成された高次周期格子部と、複数個の半導体光素子から構成される半導体光素子部が実装され、前記半導体光素子部の出力が光導波路を介して前記高次周期格子部の各導波路と接続され、外部共振器レーザを構成する半導体光素子プラットホーム部を含み、前記波長分割多重化部、高次周期格子部及び前記半導体光素子プラットホーム部は、同一チップ上に平面光導波路ハイブリッド実装され、前記波長分割多重化部の波長分割多重化器の一側出力導波路に光出力用の光ファイバが付着される。【選択図】図４
2006313309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長分割多重方式の受身型の光加入者網に用いられる基地局側の光送信器において、
平面導波路上に波長分割多重化器が集積される波長分割多重化部と、
該波長分割多重化部の各出力導波路と接続される導波路上に、少なくとも格子周期が３周期以上に広い高次周期の反射格子が形成された高次周期格子部と、
複数個の半導体光素子から構成される半導体光素子部が実装され、前記半導体光素子部の出力が光導波路を介して前記高次周期格子部の各導波路と接続され、外部共振器レーザを構成する半導体光素子プラットホーム部を含み、
前記波長分割多重化部、高次周期格子部及び前記半導体光素子プラットホーム部は、同一チップ上に平面光導波路ハイブリッド実装され、前記波長分割多重化部の波長分割多重化器の一側出力導波路に光出力用の光ファイバが付着されたこと
を特徴とする波長分割多重方式の受身型の光加入者網に用いられる基地局側の光送信器。
【請求項２】
前記高次周期格子部において、前記高次周期の反射格子が、３周期以上の奇数周期の格子であることを特徴とする請求項１に記載の波長分割多重方式の受身型の光加入者網に用いられる基地局側の光送信器。
【請求項３】
前記高次周期の反射格子が、３周期または５周期格子であることを特徴とする請求項２に記載の波長分割多重方式の受身型の光加入者網に用いられる基地局側の光送信器。
【請求項４】
前記高次周期の反射格子が、フォトマスク製作の精密度以上の周期を有するように十分に大きい次数で決定してフォトマスクに形成し、該フォトマスクに刻まれた格子パターンを用いて形成された導波路格子であることを特徴とする請求項１に記載の波長分割多重方式の受身型の光加入者網に用いられる基地局側の光送信器。
【請求項５】
前記高次周期格子部の高次周期の反射格子が、異種格子、コア格子またはクラッド格子の中から選択される何れかであることを特徴とする請求項１または ４に記載の波長分割多重方式の受身型の光加入者網に用いられる基地局側の光送信器。
【請求項６】
前記異種格子が、シリコン基板、該シリコン基板上の下部クラッド層、 該 下部クラッド層上の導波路コア層及び該導波路コア層上の上部クラッド層の順に積層された光導波路の前記導波路コア層と、前記上部または下部クラッド層との間で前記光導波路と互いに異なる屈折率を有する物質から形成した格子であることを特徴とする請求項５に記載の波長分割多重方式の受身型の光加入者網に用いられる基地局側の光送信器。
【請求項７】
前記コア格子が、シリコン基板、該シリコン基板上の下部クラッド層、該下部クラッド層上の導波路コア層及び該導波路コア層上の上部クラッド層の順に積層された光導波路の前記導波路コア層の一部を格子形態に変形させた格子であることを特徴とする請求項５に記載の波長分割多重方式の受身型の光加入者網に用いられる基地局側の光送信器。
【請求項８】
前記クラッド格子が、シリコン基板、該シリコン基板上の下部クラッド層、該下部クラッド層上の導波路コア層及び該導波路コア層上の上部クラッド層の順に積層された光導波路の前記下部クラッド層を格子形態にエッチングして形成した格子であることを特徴とする請求項５に記載の波長分割多重方式の受身型の光加入者網に用いられる基地局側の光送信器。
【請求項９】
前記高次周期の反射格子の次数が、反射型格子が可能な奇数次数の中から導波路物質の工程中、拡散距離よりさらに長く選定して製作されることを特徴とする請求項１に記載の波長分割多重方式の受身型の光加入者網に用いられる基地局側の光送信器。
【請求項１０】
前記波長分割多重化器の出力側に接合される前記光出力用の光ファイバの接合位置を調整することによって、前記波長分割多重化器のチャネル波長を調整して格子波長と一致させることを特徴とする請求項１に記載の波長分割多重方式の受身型の光加入者網に用いられる基地局側の光送信器。
【請求項１１】
一つの平面光導波路チップに、波長分割多重化器と高次周期の反射格子とからなる高次周期格子部を集積するステップと、
前記平面光導波路チップの一定部位に半導体光素子部が実装され、前記半導体光素子部の出力が前記平面光導波路チップの光導波路を介して前記高次周期格子部の各導波路と接続され、外部共振器レーザを構成する半導体光素子プラットホーム部を形成するステップと
を含むことを特徴とする波長分割多重方式の受身型の光加入者網に用いられる基地局側の光送信器の製作方法。
【請求項１２】
前記一つの平面光導波路チップに、波長分割多重化器と高次周期格子部とを集積するステップが、
シリコン基板上に下部クラッド層と導波路コア層とを積層形成するステップと、
前記導波路コア層上にフォトレジストを塗布するステップと、
前記フォトレジストに波長分割多重化器パターン、導波路パターン及び高次周期格子パターンを転写するステップと、
前記波長分割多重化器パターン、導波路パターン及び高次周期格子パターンが転写されるフォトレジストをエッチングマスクとして用いて、前記導波路コア層をエッチングして導波路コア格子を形成するステップと、
前記フォトレジストを除去するステップと、
前記導波路コア格子が形成された導波路コア層上に上部クラッド層を塗布するステップと 
を含むことを特徴とする請求項１１に記載の波長分割多重方式の受身型の光加入者網に用いられる基地局側の光送信器の製作方法。
【請求項１３】
前記一つの平面光導波路チップに、波長分割多重化器と高次周期格子部とを集積するステップが、
前記平面光導波路チップをシリコン基板、該シリコン基板上の下部クラッド層、該下部クラッド層上の導波路コア層及び該導波路コア層上の上部クラッド層の順に積層された構造から形成し、前記導波路コア層と前記上部または下部クラッド層との間で前記光導波路と互いに異なる屈折率を有する物質で前記高次周期格子部を形成することを特徴とする請求項１１に記載の波長分割多重方式の受身型の光加入者網に用いられる基地局側の光送信器の製作方法。
【請求項１４】
前記一つの平面光導波路チップに、波長分割多重化器と高次周期格子部とを集積するステップが、
前記平面光導波路チップをシリコン基板、該シリコン基板上の下部クラッド層、該下部クラッド層上の導波路コア層及び該導波路コア層上の上部クラッド層の順に積層された構造から形成して、前記下部クラッド層を格子形態にエッチングして前記高次周期格子部を形成することを特徴とする請求項１１に記載の波長分割多重方式の受身型の光加入者網に用いられる基地局側の光送信器の製作方法。
【請求項１５】
前記高次周期格子部において、前記高次周期の反射格子は奇数周期の格子であることを特徴とする請求項１１ないし１４の何れかに記載の波長分割多重方式の受身型の光加入者網に用いられる基地局側の光送信器の製作方法。
【請求項１６】
前記高次周期の反射格子が、３周期または５周期格子であることを特徴とする請求項１５に記載の波長分割多重方式の受身型の光加入者網に用いられる基地局側の光送信器の製作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長分割多重化及び逆多重化装置を用いた波長分割多重方式の受身型の光加入者網に関し、さらに詳細には、波長分割多重方式の受身型の光加入者網を経済的に構成するために、基地局側の光送信器を構成する複数波長の光源を構成する方法であり、平面光波導（PLC; planar lightwave circuit）チップに光導波路ハイブリッド集積技術（PLC Hybrid Integration Technology）を用いて低価格で複数波長の光源を製作できる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速大容量の情報化時代に備え、次世代加入者網に図１のような波長分割多重方式の光受身網の導入が予想される。
【０００３】
図１は、一般的な波長分割多重方式の受身型の光加入者網の構成方法を示す図である。
【０００４】
図１に示しているように、基地局側光端末器ＯＬＴでは、基地局用の広帯域光源１から発生した光を光サーキュレータ２と波長分割多重化器（ＷＤＭ）３とを経て各チャネル別波長に分離し、基地局側の単位光送受信器（Ｏ.Ｕ.１）４Ａに印加する。このように、チャネル別に印加された固有波長の光を、基地局側の単位光送受信器Ｏ.Ｕ.１内の反射型光増幅器Ｒ-ＳＯＡ５Ａ、またはＦＰ-ＬＤでスペクトラムスライシング（spectrum Slicing）方式で増幅するか、または波長固定ＦＰ-ＬＤ方式で発振させて変調してデータが載せられた固有チャネル波長の光信号を生成する。以上のように、生成された光信号は、また波長分割多重化器３を介して加入者側に送信される。一方、加入者側から送信された光信号は、波長分割多重化器３を通過し、各チャネル別の基地局側の単位光送受信器Ｏ.Ｕ.１に伝送されてＯ.Ｕ.１内の帯域波長分割器（ＷＤＭ）６Ａを通過し、ＰＤ７Ａで電気信号に変換されて受信される。
【０００５】
一方、加入者側の光端末器ＯＮＵでは、加入者側の単位光送受信器（Ｏ.Ｕ.２）４Ｂでも基地局側と同じように加入者用の広帯域光源１から発生した光を、光サーキュレータ２と遠隔点（remote node，RN）の波長分割多重化器８とを経て各チャネル別波長に分離し、加入者側の単位光送受信器（Ｏ.Ｕ.２）４Ｂに印加する。このように、チャネル別に印加された固有波長の光を、加入者側Ｏ.Ｕ.２４Ｂ内の反射型光増幅器Ｒ-ＳＯＡ５Ｂ、あるいはＦＰ-ＬＤで変調して増幅してデータが載せられた固有チャネル波長の光信号を生成する。以上のように、生成された光信号は、また遠隔点波長多重化器８を介して基地局側に送信される。一方、基地局側から送信されてきた光信号は、遠隔点波長多重化器８を通過し、各チャネル別Ｏ.Ｕ.２に伝えられ、Ｏ.Ｕ.２内のＷＤＭ６Ｂを通過し、ＰＤ（Photo diode）７Ｂで電気信号に変換されて受信される。
【０００６】
図１のような波長分割多重方式の受身型の光加入者網は、各加入者ごとに個別波長を配分することによって、各加入者に超高速、大容量の情報を提供できる。
【０００７】
しかし、このような利点にもかかわらず、図１の波長分割多重方式の受身型の光加入者網は、網構成に必要な費用、特に、光送信器に必要とする複数波長の光源の価格の問題によって経済性を確保するには難しく、まだ実用化ができずにいる。すなわち、加入者当りの基地局及び加入者側にそれぞれの送信器が個別に設置されなければならないため、加入者側だけではなく、基地局側の光送信器も低価格、大量供給の問題を必ず解決しなければならず、波長分割多重方式の受身型の光加入者網の実用化が可能となる。また、基地局では、複数の加入者に対する光送信器を基地局内に全て設置しなければならないため、光送信器のインストール空間を減らすためには、基地局側の光送信器の大きさも小さくしなければならない。
【０００８】
従来の技術に係る基地局側の光送信器の場合においては、各加入者（またはチャネル）に対し、個別に単位光送受信器（O.U.; Optical Unit）を構成して設置するため、それぞれの単位光送受信器を個別にパッケージングする費用及び各単位光送受信器を接続するための光ファイバ配線の費用が多くなるだけではなく、インストールに必要とする空間の側面で効率性が低下するという短所を有している。したがって、このような基地局内での光送受信器のインストール費用及びインストール空間を節約し、波長分割多重方式の受身型の光加入者網の低費用化を実現する方法に、光導波路ハイブリッド集積技術を用いて光基地局側に複数波長の光送信器を単一基板上に全て集積し、同時にパッケージングする集積化技術が要求されている。
【０００９】
図２は、従来の技術を用いた光ファイバ格子型外部共振器レーザの製作方法を示した。
【００１０】
図２に示しているように、光ファイバ格子（Optical fiber grating）１３が刻まれた光ファイバ１２を光学レンズ１１を用いて反射型光増幅器やレーザダイオードＲ-ＬＤ５に光学的に接続して外部共振器型光増幅器を構成する。場合によっては、光学レンズを用いず光ファイバ格子の終端をレンズに加工した光ファイバを用いることもできる。ここで、ｍＰＤは、ＯＬＴに伝達する上向き信号を生成する部分である。
【００１１】
全体ＥＣＬ光源は、ＴＯキャンパッケージ（Transistor Outline-can（TO-can）Package）方式でパッケージングする。この時、光ファイバに刻まれた格子（Optical fiber grating）１３は、一般的にＵＶレーザ干渉計を用いて比較的容易に特定波長の１周期反射型格子を製作できる。
【００１２】
しかし、このような従来の技術を用いる場合、各チャネル別の外部共振器レーザを個別にパッケージングしなければならないため、パッケージング費用が非常に高くなる。
【００１３】
図３は、従来の技術の平面導波路上に格子を形成するための方法を示す図である。
【００１４】
図３に示しているように、平面導波路に反射型格子を刻むためには、紫外線レーザ干渉計（UV Laser interferometry）２７を構成し、紫外線レーザを分岐して必要な格子周期によって、特定角度で光を干渉させて形成される干渉模様の光を導波路が形成されたウエハ上に照射させてフォトレジストを用いた格子パターンを製作できる。また、干渉模様を作るために干渉計の代りに高価な位相マスクを用いることもある。
【００１５】
このような干渉計を用いる従来の技術の場合、別途の紫外線レーザ（He-Cd laser）２６及びこれを用いた干渉計の構成が必要となるだけではなく、形成される格子の屈折率分布がＳｉｎ曲線のような調和関数になるため、１次周期格子を除外した高次周期格子を用いて反射格子を製作することは不可能である。それだけではなく、従来の技術を用いる場合、それぞれの導波路に互いに異なる波長の格子を刻むためには、波長別に一つずつ順次格子を刻んで製作しなければならないため、同一基板上に複数個の格子を必要とする場合、効率的な格子製作が不可能であり、したがって、格子を刻むための工程費用が高く発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
そこで、本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、基地局側の光送信器の製作費用を低減し、またインストール空間を節約して低費用の波長分割多重方式の受身型の光加入者網の基地局側の光送信器及びその製作方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、基地局側の光送信器は、波長分割多重方式の受身型の光加入者網に用いられる基地局側の光送信器において、平面導波路上に波長分割多重化器が集積される波長分割多重化部と、該波長分割多重化部の各出力導波路と接続される導波路上に、少なくとも格子周期が３周期以上に広い高次周期の反射格子が形成された高次周期格子部と、複数個の半導体光素子から構成される半導体光素子部が実装され、前記半導体光素子部の出力が光導波路を介して前記高次周期格子部の各導波路と接続され、外部共振器レーザを構成する半導体光素子プラットホーム部を含み、前記波長分割多重化部、高次周期格子部及び前記半導体光素子プラットホーム部は、同一チップ上に平面光導波路ハイブリッド実装され、前記波長分割多重化部の波長分割多重化器の一側出力導波路に光出力用の光ファイバが付着されたことを特徴とし、前記高次周期格子部において、前記高次周期の反射格子が、３周期以上の奇数周期の格子であることを特徴とし、前記高次周期 前記高次周期の反射格子が、３周期または５周期格子であることを特徴とする。
【００１８】
好ましくは、前記高次周期格子部の高次周期の反射格子が、異種格子、コア格子またはクラッド格子の中から選択される何れかであることを特徴とする。
【００１９】
好ましくは、前記異種格子が、シリコン基板、該シリコン基板上の下部クラッド層、該下部クラッド層上の導波路コア層及び該導波路コア層上の上部クラッド層の順に積層された光導波路の前記導波路コア層と、前記上部または下部クラッド層との間で前記光導波路と互いに異なる屈折率を有する物質から形成した格子であることを特徴とする。
【００２０】
好ましくは、前記コア格子が、シリコン基板、該シリコン基板上の下部クラッド層、該下部クラッド層上の導波路コア層及び該導波路コア層上の上部クラッド層の順に積層された光導波路の前記導波路コア層の一部を格子形態に変形させた格子であることを特徴とする。
【００２１】
好ましくは、前記クラッド格子が、シリコン基板、該シリコン基板上の下部クラッド層、該下部クラッド層上の導波路コア層及び該導波路コア層上の上部クラッド層の順に積層された光導波路の前記下部クラッド層を格子形態にエッチングして形成した格子であることを特徴とする。
【００２２】
そして、本発明の波長分割多重方式の受身型の光加入者網に用いられる基地局側の光送信器の製作方法は、１つの平面光導波路チップに、波長分割多重化器と高次周期の反射格子とからなる高次周期格子部を集積するステップと、前記平面光導波路チップの一定部位に半導体光素子部が実装され、前記半導体光素子部の出力が前記平面光導波路チップの光導波路を介して前記高次周期格子部の各導波路と接続され、外部共振器レーザを構成する半導体光素子プラットホーム部を形成するステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、波長分割多重方式の受身型の光加入者網用の光送受信器を製作する場合、以下のような効果が得られる。
【００２４】
本発明で提供する方法は、基地局側の光送信器に波長分割多重化器と高次周期格子を用いた外部共振器レーザとを単一平面導波路上に同時に集積することによって、光送信モジュールと波長分割多重化器との間の光ファイバを用いた光配線を除去し、パッケージング費用及びインストール空間を大きく節減できるという効果が得られる。
【００２５】
また、本発明では、外部共振器レーザを構成するにおいて、高次周期格子が刻まれた光導波路を、一般的に多く用いるコンタクトアライナ（contact Aligner）用のフォトマスクを用いて製作することを特徴とする。したがって、本発明は、従来の技術での紫外線レーザ干渉計や電子ビーム（E-Beam）などを用いた別途の格子製作工程を必要とせず、光導波路及び波長分割多重化器製作に用いられる一般的なフォトマスクを用いて、光導波路素子製作工程と共に導波路格子を形成できる。それだけではなく、シリカ光導波路などのように高温工程が必要な場合、従来の技術の微細なパターンの１周期格子では、高温で拡散現象による格子消し現象が発生するが、本発明では、格子周期が導波路拡散距離より大きく設計できるため、高温での拡散による格子消し現象を防止できるという効果が得られる。
【００２６】
そして、従来の技術においては、互いに異なる波長を有する複数個の格子を製作するためには、各格子を一つずつ順次製作しなければならない。反面、本発明では、フォトマスク上に形成された任意の数字の格子を、任意の位置に同時に刻むことが可能であり、特に波長分割多重方式の光送信器製作のためには最適の方法を提供できるという効果が得られる。
【００２７】
本発明での平面導波路上に集積される波長分割多重化器の場合、光導波路の接続位置を変化させる場合、各チャネルの波長調節が可能であり、波長分割多重化器のチャネル波長を格子の波長と一致させることができるため、別途の温度調節などによる波長分割多重化器の波長調節を必要としない。
【発明を実施するための最良の形状】
【００２８】
以下、本発明のもっとも好ましい実施の形態を添付する図面を参照して説明する。
【００２９】
本発明で提供する方法は、基地局側の光送信器に波長分割多重化器と高次周期格子を用いた外部共振器レーザとを同時に集積することを特徴とする。さらに詳細には、波長分割多重化器と高次周期格子とが刻まれた光導波路を、一般的に多く用いるコンタクトアライナ（contact Aligner）用のフォトマスクを用いて製作することを特徴とする。このように、光送信器を波長分割多重化器と共に単一チップに集積することによって、光送信モジュールと波長分割多重化器との間の光ファイバを用いた光配線を除去し、パッケージング費用及びインストール空間を大きく低減することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の主な特徴は、従来の技術とは異なり、外部共振器を構成する反射型格子を高次周期の格子を用いることによって、従来の技術の１周期格子を製作する際に必要とするレーザ干渉計や電子ビームなどを用いた格子製作方法の代わりに、光導波路及び波長分割多重化器製作に用いられる一般的なフォトマスクを用いることによって、別途の格子製作装置や工程なしに、単純な光導波路素子製作工程によって外部共振器レーザを構成することが可能である。
【００３１】
従来の技術の１周期格子で反射格子を製作する場合、格子の周期が反射波長の半分にならなければならないため、１５５０ｎｍ帯域の波長に対しては、シリカ導波路の場合、格子周期が略０.５μｍ程度になり、このように微細な周期の格子を製作するために、従来の技術では、紫外線レーザ干渉計を用いたり電子ビームリソグラフィ技術を用いなければならない。
【００３２】
しかし、発明の高次周期を用いる場合、格子周期が１次周期格子より次数倍程大きくなるため、一般的なフォトマスクを用いたパターンも可能である。
【００３３】
それだけではなく、シリカ光導波路などのように高温工程が必要とされる場合、微細なパターンの１周期格子では高温で拡散現象による格子消し現象が発生するため、導波路工程中に格子を刻むことが不可能であり、したがって、 高温工程の導波路形成が終わった後に必ず紫外線レーザ干渉計を用いた紫外線転写（UV Writing）方法を用いなければならない。
【００３４】
しかし、本発明の高次格子の場合、格子周期を長く設計して導波路物質の拡散距離より遠くできるため、拡散による格子消し現象を防ぐことができ、別途の格子製作工程なしでも、導波路工程中に導波路形成と格子形成とを同時に行うことができる。
【００３５】
それだけではなく、従来の技術においては、互いに異なる波長を有する複数個の格子を製作するためには、各格子を１つずつ順次製作しなければならない。反面、本発明では、フォトマスク上に形成された任意の数字の格子が同時に製作されるため、特に波長分割多重方式の光送信器製作のためには、最適の方法を提供できる。
【００３６】
本発明で提案する方法として、基地局側の光送信器を製作する場合、既存の波長分割多重化器を複数波長の光送信器と集積するだけではなく、光送信器と波長分割多重化器との間の光ファイバの接続も減らすことができるため、従来の技術（図３）と比較すると、パッケージング費用を大きく減らすことができるだけではなく、光送信器の全体の大きさもさらに一層小さくできるという利点を有している。
【００３７】
図４は、本発明の実施の形態に係る基地局側の光送信器のハイブリッド集積構造を示す概念図である。
【００３８】
図４に示しているように、本発明の実施の形態に係る基地局側の光送信器のハイブリッド集積構造は大きく三つの部分から構成される。
【００３９】
波長分割多重化器１０１が平面導波路素子に集積される波長分割多重化部（ＷＤＭ）１００、波長分割多重化器１０１の各波長別出力導波路と接続され、複数個の波長を有する高次周期反射型格子２０１が、光導波路上に刻まれた高次周期格子部２００、そして、反射型レーザダイオード、または反射型半導体光増幅器[R-LD（Reflective-Laser Diode）、またはＲ−ＳＯＡ（Reflective-Semiconductor Optical Amplifier）]からなる半導体光素子部３０１が実装されるプラットホームであり、高次周期格子部２００の各導波路に接続され、半導体光素子部３０１の光出力が高次周期反射型格子２０１と共に外部共振器レーザ（External Cavity Laser; ECL）を構成する半導体光素子プラットホーム部（Platform part）３００、から構成される。ここで、波長分割多重化器１０１の他の片方には、光ファイバ１０２が接続される。
【００４０】
図４のような構成を有する本発明の基地局側の光送信器は、波長分割多重化器１０１と各波長別外部共振器レーザＥＣＬ型光源とが、一つの平面光導波路素子に集積されるため、各チャネル光源に対する別途のパッケージングが必要ではなく、基地局側の光送信器のパッケージング費用及びインストール空間を大きく節減できる。
【００４１】
図４に示しているように、本発明での半導体光素子プラットホーム部３００は、複数個の反射型レーザダイオードＲ-ＬＤ、または反射型半導体光増幅器Ｒ-ＳＯＡからなる半導体光素子部３０１を、ハイブリッド集積して光送信部を構成する。半導体光素子部３０１を実装するためのプラットホームは、光導波路が形成された平板光導波路チップの一定部位をエッチングしてトレンチを形成し、その中にチップを載せて置くためのテラス、電気的接続のための金属配線、チップ接合のためのソルダー及びソルダーから零れることを防止するためのソルダーダムなどから構成する。
【００４２】
半導体光素子部３０１の実装は、一般的なフリップチップボンディング方法などを用いて、正確な位置に素子を位置させた後、プラットホームを加熱してソルダーが溶けて素子の表面に形成された金属パッドにソルダーが染まるようになると、また温度を下げてソルダーが光素子チップを融着して固定させる。半導体光素子部３０１から出力される光は、それぞれの半導体光素子と接続する光導波路に沿って、高次周期反射型格子２０１で特定波長の光だけ一部反射され、半導体光素子部３０１に再入射するようになり、したがって、高次周期反射型格子２０１によって決定される特定波長での光が発振する外部共振器レーザＥＣＬを構成するようになる。このように発振された特定波長の光は、波長分割多重化部１００の波長分割多重化器１０１に接続され、波長多重化された後、反対側に接続する光ファイバ１０２を介して出力される。
【００４３】
一方、本発明での平面導波路上に集積される波長分割多重化器１０１の場合、光導波路の接続位置を変化させる時、各チャネルの波長調節が可能であり、別途の温度調節などを通した波長分割多重化器１０１の波長調節を必要としない。
【００４４】
図５Ａないし図５Ｃは、本発明の実施の形態に係る高次周期光格子の製作方法を示す図である。
【００４５】
図５Ａないし図５Ｃに示しているように、本発明の実施の形態に係る高次周期光格子の製作は、シリコン基板２１０上に下部クラッド層（Under clad）２１１を形成し、下部クラッド層２１１上にコア層（Core）２１２、上部クラッド層（Over clad）２１３を順に積層する光導波路製作の工程中に行う。ここで、下部クラッド層２１１と上部クラッド層２１３、そしてコア層２１２は全てＳｉＯ２に形成する。
【００４６】
光導波路製作工程中に格子を製作する方法は、格子の製作位置によって大きく三つに分けられる。
【００４７】
最初に、図５Ａに示しているように、光導波路周囲に導波路とは互いに異なる屈折率を有する別途の物質で格子を構成する、すなわち、コア層２１２と上部クラッド層２１３との間に異種格子２１４を形成する方法がある。他の方法には、コア層２１２と下部クラッド層２１１との間に異種格子２１４を形成することができる。
【００４８】
二つ目に、図５Ｂに示しているように、コア層２１２を変形させて格子を構成する光導波路コア格子２１５の方法がある。
【００４９】
三つ目に、図５Ｃに示しているように、導波路下部の下部クラッド層２１１にエッチングの方法で格子を構成した後、コア層２１２を形成するクラッド格子２１６の方法がある。
【００５０】
図５Ａないし図５Ｃに示している高次周期格子の製作方法の一番大きい特徴は、格子の周期が次数倍に比例して長くなるため、格子を一般的なコンタクトアライナ型フォトマスクを用いて製作できることである。この時、外部共振器レーザを構成するための反射型格子を製作するためには、格子の周期を３周期、５周期、７周期、...など奇数周期を用いなければならない。しかし、格子周期が大きくなるにしたがって、格子からの光反射量が周期に反比例して小さくなるため、格子の長さを長くしなければならないという短所がある。
【００５１】
高次周期光格子の形成において注意する点は、格子の周期が一般的なフォトマスク精密度以上の大きさを有するように高次周期格子を形成することと、反射格子を形成できる奇数周期を選択すること、そして、導波路格子の反射率を増加させるために可能であれば、３周期や５周期などの低い周期数を選択すること、そして、高温工程がある場合、格子周期が導波路物質の拡散距離より十分に大きくなければならないことなどがある。したがって、一般的に多く用いられるシリカ光導波路の場合、３周期格子よりは５周期格子が好ましい。
【００５２】
図６Ａないし図６Ｄは、本発明の実施の形態に係る高次周期光格子の製作方法を適用したシリカ光導波路製作工程フローチャートの一例を示す図である。
【００５３】
図６Ａに示しているように、本発明の高次周期格子を製作するためには、まず、シリコン基板２１０上に下部クラッド層２１１と導波路コア層２１２とを積層形成する。
【００５４】
図６Ｂに示しているように、導波路コア層２１２上にフォトレジスト２１７を塗布し、フォトレジスト２１７上部にフォトマスク２１８を載せて置いた後、紫外線を露光してフォトレジスト２１７に波長分割多重化器パターン、導波路パターン及び高次周期格子パターンを転写する。
【００５５】
図６Ｃに示しているように、波長分割多重化器パターン、導波路パターン及び高次周期格子パターンを転写したフォトレジスト２１７をエッチングマスクとして用いて導波路コア層２１２をエッチングする。
【００５６】
このような導波路コア層２１２のエッチングを通して導波路コア格子２１５が形成される。
【００５７】
図６Ｄに示しているように、フォトレジスト２１７を除去した後、エッチングされた導波路コア層２１２上に上部クラッド層２１３を塗布する。
【００５８】
上述のように、フォトマスク２１８を用いて導波路コア格子２１５を製作する場合、紫外線干渉計などのような別途の工程装置や格子製作工程を必要とせず、平面導波路素子を製作するための導波路製作工程中に格子を製作でき、工程費用を大きく低減できるだけではなく、平面導波路上の任意の位置に任意の波長を有する格子を任意の個数分自由に同時に具現できるため、特に複数個の波長に対する格子の同時製作が必要であった波長分割多重方式の導波路格子を製作するにおいては、最適の方法を提供する。
【００５９】
図７は、本発明の実施の形態に係る基地局側の光送信器の構成方法を適用した波長分割多重方式の受身型の光加入者網の構成方法を示す図である。
【００６０】
図７に示しているように、基地局側の光送受信器ＯＬＴから加入者側光送受信器ＯＮＵに向かう伝送路は、高次周期格子を用いた外部共振器レーザ（ＥＣＬ）４０３を用いる光源４００、光源４００の外部共振器レーザＥＣＬの出力を多重化する第１ＷＭＵＸ（WDM Multiplexer）４０１、第１ＷＭＵＸ４０１から伝えられた信号を多重化する波長分割多重化器（ＷＤＭ）４０５、波長分割多重化器４０５から伝えられた多重化信号を逆多重化する遠隔点ＲＮの第２ＷＭＵＸ４０６及び遠隔点の第２ＷＭＵＸ４０６から伝えられた逆多重化された信号を受信する加入者側光送受信器４０７を含む。
【００６１】
ＯＮＵからＯＬＴに向かう上向き伝送路は、加入者側光送受信器から伝えられた加入者別上向き信号を多重化する遠隔点の第２ＷＭＵＸ４０６、遠隔点の第２ＷＭＵＸ４０６から伝えられた多重化信号を多重化する波長分割多重化器４０５、波長分割多重化器４０５から多重化された信号を逆多重化するＯＬＴの第３ＷＭＵＸ４０２、第３ＷＭＵＸ４０２から逆多重化された信号を受信するＯＬＤのＰＤ配列４０４を含む。
【００６２】
図７のように、本発明の基地局側の光送信器では、図４のような高次周期格子を用いた外部共振器レーザ（External Cavity Laser，ECL）配列を光源４００として用いる。したがって、従来の技術（図１）の外部注入用広帯域光源１と光サーキュレータ２などを必要とせず、簡単に光加入者網を構成できる。
【００６３】
また、高価のＤＦＢ-ＬＤやＤＢＲ-ＬＤを用いなくても単一モードで発振する固有チャネル波長の高級光源を確保することができるため、従来の技術と異なりＧｂｐｓ級以上の高速長距離伝送が可能である。
【００６４】
一方、図７の網構造では、従来の技術とは異なり基地局側の二つのＷＭＵＸを必要とするため、これに対して本発明では、複数チャネルの光源４００と第１、３ＷＭＵＸ４０１、４０２とを単一ＰＬＣチップに集積する方法を適用して解決した。
【００６５】
尚、本発明は、上記した本実施の形態に限られるものではなく、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で多様に変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】一般的な波長分割多重方式の受身型の光加入者網の構成方法を示す図である。
【図２】従来の技術を用いた光ファイバ格子型外部共振器レーザの製作方法を示す図である。
【図３】従来の技術の平面導波路上に格子を形成するための方法を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る基地局側の光送信器のハイブリッド集積構造を示す概念図である。
【図５Ａ】本発明の実施の形態に係る高次周期光格子の製作方法を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の実施の形態に係る高次周期光格子の製作方法を示す図である。
【図５Ｃ】本発明の実施の形態に係る高次周期光格子の製作方法を示す図である。
【図６Ａ】本発明の実施の形態に係る高次周期光格子の製作方法を適用したシリカ光導波路製作工程フローチャートの一例を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の実施の形態に係る高次周期光格子の製作方法を適用したシリカ光導波路製作工程フローチャートの一例を示す図である。
【図６Ｃ】本発明の実施の形態に係る高次周期光格子の製作方法を適用したシリカ光導波路製作工程フローチャートの一例を示す図である。
【図６Ｄ】本発明の実施の形態に係る高次周期光格子の製作方法を適用したシリカ光導波路製作工程フローチャートの一例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る基地局用光送信器の構成方法を適用した波長分割多重方式の受身型の光加入者網の構成方法を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１００      波長分割多重化部 
１０１      波長分割多重化器 
２００      高次周期格子部 
２０１      高次周期反射型格子
２１０      シリコン基板 
２１１      下部クラッド層
２１２      コア層 
２１３      上部クラッド層
３００      半導体光素子プラットホーム部 
３０１      半導体光素子部
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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